貴州平塘,,連綿群山似凝固的波濤?!昂@恕敝醒?,“中國天眼”遙望宇宙,永不停息,。
2016年9月,,“中國天眼”落成啟用之際,習(xí)近平總書記發(fā)來賀信,,稱其“對我國在科學(xué)前沿實(shí)現(xiàn)重大原創(chuàng)突破,、加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展具有重要意義”,希望“高水平管理和運(yùn)行好這一重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施,,早出成果,、多出成果,出好成果,、出大成果”,。
發(fā)現(xiàn)800余顆新脈沖星、首次在射電波段觀測到黑洞“脈搏”,、探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)……今年以來,,“中國天眼”成果頻出,不斷拓展人類觀測宇宙的視野極限。
見證創(chuàng)新發(fā)展新高度
“中國天眼”有多大,?
口徑500米,僅圈梁,、索網(wǎng)和支撐饋源艙的6座高塔就用掉1萬多噸鋼材,;
反射面板總面積25萬平方米,,相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場,用掉2000多噸鋁合金,;
如果將“中國天眼”裝滿水,,全世界每人可以分到2升……
給這只“觀天巨眼”做維護(hù)保養(yǎng),難度可想而知,。
2022年7月24日拍攝的“中國天眼”夜景(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝,,無人機(jī)光繪)。新華社記者 歐東衢 攝
自運(yùn)行以來,,“中國天眼”日常運(yùn)維多靠人工,,但因高危作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、極端氣候等因素影響,,人工運(yùn)維效率低,,稍有不慎,還可能造成破壞,。運(yùn)維工作與科學(xué)觀測之間矛盾突出,。
為提升運(yùn)維質(zhì)效,“中國天眼”于2019年底啟動了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)“重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施FAST運(yùn)行維護(hù)作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)”項(xiàng)目,。在中國科學(xué)院國家天文臺,、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等10家單位共同努力下,該項(xiàng)目于今年7月26日通過現(xiàn)場驗(yàn)收,。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,、FAST副總工藝師孫才紅介紹,通過這一項(xiàng)目解決了“中國天眼”運(yùn)行維護(hù)中存在的高危作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)隱患,、人工維護(hù)效率較低,、氣候條件制約觀測等問題。
2022年7月21日,,霞光中的“中國天眼”(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝),。新華社記者 歐東衢 攝
“智能維護(hù)機(jī)器人系統(tǒng)將有效確保FAST的運(yùn)行安全,提高望遠(yuǎn)鏡的觀測時(shí)間和使用效率,,促進(jìn)天文成果的產(chǎn)出,。”FAST運(yùn)行和發(fā)展中心常務(wù)副主任,、總工程師姜鵬介紹,。據(jù)測算,這些成果每年能為“中國天眼”增加約30天的可觀測時(shí)間,。
運(yùn)用智能機(jī)器人參與運(yùn)維工作,,是“中國天眼”發(fā)揮科技創(chuàng)新關(guān)鍵作用,推動重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施高水平管理和運(yùn)行的典型案例。
7月26日拍攝的“中國天眼”全景(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝),。新華社記者 歐東衢 攝
作為世界上最大,、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,“中國天眼”的運(yùn)維工作需要中國科學(xué)家們充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造力,,在不斷“挑戰(zhàn)認(rèn)知和技術(shù)極限”中,,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,。
自2011年開工建設(shè)以來,,“中國天眼”科技創(chuàng)新的腳步從未停止。僅在建設(shè)階段,,就獲得了鋼結(jié)構(gòu),、自動化產(chǎn)業(yè)、機(jī)械工業(yè),、測繪地理信息技術(shù),、電磁兼容研發(fā)等10余個(gè)領(lǐng)域的國家大獎。
2021年3月29日拍攝的“中國天眼”測量基墩(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝),。新華社記者 歐東衢 攝
近年來,,以“中國天眼”為代表的一個(gè)個(gè)重大科技項(xiàng)目,不斷見證我國科技發(fā)展的新高度,。成績背后,,是一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)突破。而突破力量的源泉,,就厚植于自立自強(qiáng)的創(chuàng)新土壤之中,。
拓展人類觀天極限
發(fā)現(xiàn)新脈沖星數(shù)量達(dá)800余顆,是國際上同一時(shí)期所有其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的3倍以上,;
首次在射電波段觀測到黑洞“脈搏”,,有望打開黑洞射電觀測和理論研究的新思路;
發(fā)現(xiàn)迄今軌道周期最短脈沖星雙星系統(tǒng),,從觀測上證實(shí)了蜘蛛類脈沖星的演化理論,;
探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù),為理解超大質(zhì)量黑洞,、星系并合歷史和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成等重要問題提供幫助……
今年以來,,“中國天眼”持續(xù)產(chǎn)出重量級發(fā)現(xiàn),為探索宇宙奧秘作出更多中國貢獻(xiàn),。
“FAST需要以公里級的設(shè)施體量,,實(shí)現(xiàn)毫米級的測量精度,這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),?!盕AST運(yùn)行和發(fā)展中心測控部測量組組長于東俊表示,,此次通過驗(yàn)收的饋源艙全天候智能測量系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)5毫米的測量精度,未來有望繼續(xù)提升至2毫米,。
7月26日拍攝的“中國天眼”饋源艙(維護(hù)保養(yǎng)期間無人機(jī)拍攝),。新華社記者 歐東衢 攝
快速射電暴(FRB)是宇宙中最明亮的射電爆發(fā)現(xiàn)象,在1毫秒的時(shí)間內(nèi)能釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量,。快速射電暴自2007年首次被確定存在以來,,迅速成為天文學(xué)最新研究熱點(diǎn)之一,。
得益于“中國天眼”的超高靈敏度,我國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了首例持續(xù)活躍重復(fù)快速射電暴FRB 20190520B,,對更好理解這一宇宙神秘現(xiàn)象具有重要意義,。
國家天文臺研究員李柯伽所在的中國脈沖星測時(shí)陣列(CPTA)研究團(tuán)隊(duì)利用“中國天眼”,探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù),。在他看來,,這一發(fā)現(xiàn)得益于“中國天眼”的建成和高效運(yùn)行。
“FAST的靈敏度讓中國天文學(xué)家站在了人類視野的最前沿,?!崩羁沦ふf,美國,、歐洲,、澳大利亞的科研團(tuán)隊(duì)均已開展了約20年的納赫茲引力波搜尋,憑借“中國天眼”的優(yōu)良性能,,CPTA研究團(tuán)隊(duì)以數(shù)據(jù)精度,、脈沖星數(shù)量和數(shù)據(jù)處理算法上的優(yōu)勢,彌補(bǔ)了觀測時(shí)長的差距,,使我國納赫茲引力波探測和研究同步達(dá)到世界領(lǐng)先水平,。
“隨著運(yùn)維智能化水平的提升,F(xiàn)AST的運(yùn)行效率將進(jìn)一步提高,,這將幫助我們更快地積累更多觀測數(shù)據(jù),,我們有信心取得更多重要發(fā)現(xiàn)?!崩羁沦ふf,。
7月26日,工作人員在調(diào)試饋源接收機(jī)拆裝機(jī)器人,。新華社記者 歐東衢 攝
勇攀世界科技高峰
20多年前,,一群中國科學(xué)家懷抱著對民族的赤誠和探索宇宙的初心,以“敢為天下先”的豪情壯志,,在全世界都沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)的情況下,,讓“中國天眼”最終得以屹立在貴州的群山之中,。
2011年3月,“中國天眼”正式開工建設(shè),。為加快工期,,臺址開挖和裝置本身部件的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)同步進(jìn)行,。
“FAST反射面板總面積達(dá)25萬平方米,,厚度只有1毫米,對索網(wǎng)的抗疲勞性能要求極高,?!苯i告訴記者,反射面板如同人眼的“視網(wǎng)膜”,,索網(wǎng)則是支撐“視網(wǎng)膜”的“神經(jīng)系統(tǒng)”,,其結(jié)構(gòu)是世界上跨度最大、精度最高,、工作方式最特殊的,,現(xiàn)有鋼索都難堪重任。
2022年8月25日,,F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心常務(wù)副主任,、總工程師姜鵬在饋源艙前(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝)。新華社記者 歐東衢 攝
整整兩年,,姜鵬帶著一幫青年人,,進(jìn)行了大規(guī)模的索疲勞試驗(yàn)。近百次失敗,,從千頭萬緒中不斷探尋解決問題的關(guān)鍵,,終于攻克超高強(qiáng)度、抗反復(fù)拉伸的鋼索,,首創(chuàng)主動變形反射面,,使望遠(yuǎn)鏡覆蓋40度天頂角,成功支撐起“中國天眼”的“視網(wǎng)膜”,。
如果問“中國天眼”最大的特點(diǎn)是什么,?除去科學(xué)上的價(jià)值,或許可以用六個(gè)字來概括:敢創(chuàng)新,,能創(chuàng)新,。
“沒人告訴你可以怎么做,誰也沒有把握自己的方法一定行,?!苯i說,“反復(fù)試驗(yàn),、多次失敗,、越挫越勇”的艱難攻關(guān)貫穿了“中國天眼”建設(shè),、調(diào)試的每一個(gè)環(huán)節(jié)。
2016年9月25日,,“中國天眼”宣告落成啟用,,向全球工程界貢獻(xiàn)了大科學(xué)工程的中國經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐。
在調(diào)試階段,,“中國天眼”又碰到難題,。“‘積木’搭好了,,但望遠(yuǎn)鏡不能按照總控的指令高效運(yùn)行,。”FAST運(yùn)行和發(fā)展中心測控部主任孫京海說,,“簡單的修復(fù)解決不了問題,控制系統(tǒng)必須推倒重建,?!?/p>
7月26日,工作人員在“中國天眼”饋源艙前(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝),。新華社記者 歐東衢 攝
為了盡快開發(fā)出新的控制系統(tǒng),,孫京海無數(shù)次挑燈夜戰(zhàn)至東方既白,幾乎重寫了全部核心算法代碼,。他心里只有一個(gè)信念:不能讓工程調(diào)試進(jìn)度耽誤在自己這里,。最終,在正式測試時(shí),,一套為“中國天眼”量身定制的控制系統(tǒng),,所有指標(biāo)一次通過。
創(chuàng)新無捷徑,,唯有勇攀登,。
“敢為人先的魄力、追求極致的毅力,、持之以恒的定力,,是FAST的成功秘訣?!苯i說,,多年來,“中國天眼”團(tuán)隊(duì)為我國勇攀世界科技高峰,、加快建設(shè)科技強(qiáng)國,、實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)提供了不竭動力。
6月22日拍攝的“中國天眼”全景(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝,,無人機(jī)全景拼接照片),。新華社記者 歐東衢 攝
在極目宇宙的道路上,,“中國天眼”步履不停。天眼問天,,沒有終點(diǎn)……
文字記者:歐東衢,、吳簫劍、潘德鑫,、張泉
視頻記者:歐東衢,、吳斯洋、劉勤兵,、楊欣,、吳思
海報(bào)設(shè)計(jì):孫瑤
編輯:儲興華、鮑菲菲,、鄔金夫,、侯幫興
統(tǒng)籌:黃小希、何雨欣