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1月9日,工作人員對FAST反射面板進行檢修。新華社發(fā)(劉續(xù)攝)
102顆新脈沖星!這是500米口徑球面射電望遠鏡(下稱FAST)試運行期間交出的成績單。1月11日,FAST通過國家驗收,正式開放。對中國的天文學家來說,初露鋒芒的“天眼”值得期待。
正如FAST其名,“快一點、再快一點”,讓中國人盡早用上探索宇宙的利器,是“天眼”之父南仁東生前最大的愿望,也是整個FAST團隊的使命。數年間,一批有個性、有想法的科學家和工程師聚到一起,一次又一次攻克難關。
從選址到竣工,南仁東把人生最后22年給了FAST,創(chuàng)造出一個奇跡。為了國家需求,為了不辜負期望,南仁東的后繼者必須讓奇跡延續(xù)。
直到今天,FAST運行和發(fā)展中心常務主任兼總工程師姜鵬仍不忘鞭策自己:“如果南老師還在,他會怎么評價我們的工作?”
把不可能變可能,這樣的精神一直留存于貴州的大窩凼。
有信念:堅定不移
“距FAST竣工還有2011天?!?011年3月25日,FAST項目準備開工,時任FAST工程常務副經理鄭曉年在手機上設下倒計時。每天0點,手機屏亮起,就意味著離“大考”終點又近一天。
這2000多天有無數的挑戰(zhàn)與不可控。但FAST本身實在太有誘惑力:其探測范圍直達宇宙邊緣,可實時追蹤脈沖星,工程任務融合天文、機械、材料、無線電等領域,每項工藝都可謂前無古人。
團隊里的每個人都清楚,這是南仁東用十幾年努力爭取來的機會。
1993年,建FAST的想法剛萌芽,彼時中國最大的射電望遠鏡口徑為25米,要想把口徑500米的望遠鏡搭起來,其反射面總面積將達25萬平方米,附近還不能有電磁信號干擾。
1994年起,時任中科院北京天文臺副臺長的南仁東從幾百張衛(wèi)星遙感圖中反復挑選,到大山里挨個踩點,在眾多喀斯特地貌中找到最接近正圓形的洼坑。2006年,借貴州黔南天然之勢,南仁東終于為FAST找到了安身之地。
2007年,FAST作為“十一五”重大科學裝置被國家發(fā)展改革委批準立項,建設任務走向正軌,但挑戰(zhàn)難度愈發(fā)“魔鬼”。
望遠鏡靠6座巨型支撐塔固定;為接收來自天體的無線電波信號,可調節(jié)的反射面需要同等直徑的索網支撐;用于接收電磁波的饋源艙運動范圍超過200米,運動精度要控制在毫米級別……
“到底要怎么實現?”項目開工前,博士畢業(yè)的姜鵬帶著好奇把簡歷遞到南仁東面前;已在國家天文臺工作了21年的研究員孫才紅主動申請進組;盡管最初覺得“很瘋狂”;朱明結束了夏威夷聯合天文中心的派駐任務,加入FAST科學部……
為了帶起整個團隊,天文學家出身的南仁東把自己變成了“老工人”,他和大家把整個大工程拆解成許多個小工程。從子系統(tǒng)到零部件逐層細化,再把時間、人力、經費套進此框架,給每個小工程設時間節(jié)點。
“帶領一支科學家隊伍完成這么復雜的工程,思想首先要轉變。如果出現進度滯后,一定找原因、提補救措施,爭取下周追回來?!编崟阅旮嬖V《中國科學報》,每周例會,看著倒計時趕進度,是團隊的“必修課”。
2016年9月25日,FAST迎來整體竣工??粗謾C屏幕上最后一次倒計時,鄭曉年長舒一口氣,他自己也沒想到,實際竣工日期竟同計劃一天不差。
后墻不倒,他們做到了。
敢攻關:追求卓越
按理說,500米口徑的望遠鏡只要建成就是世界之最,但這并非團隊的終極目標。他們要讓FAST建得美、動得準、調得靈,讓FAST成為一臺真正好用的望遠鏡。
FAST工程副經理兼辦公室主任張蜀新曾問南仁東,為何望遠鏡的6座支撐塔要等間距分布在反射面外圍,“打亂排不是能減少很多工作量嗎?”南仁東只說了一句話:“那樣不好看?!?/p>
2019年12月,FAST贏得了中國建筑業(yè)工程質量最高榮譽——魯班獎。南仁東的話,背后是追求極致的工匠精神。這種精神貫穿了參與FAST建設的每一代人。
FAST運行和發(fā)展中心測量與控制工程部主任孫京海,在研究生階段就參與了項目建設,先后承擔了饋源支撐控制系統(tǒng)、望遠鏡防雷系統(tǒng)和電磁屏蔽等方面的工作。
他告訴《中國科學報》,這些工作之間“完全不相干”,需要不斷帶著疑問學習。但是,他總能讓同事放心,只要給出明確目標,就能圓滿完成。
比如望遠鏡的運動控制,FAST建設方有上百個,光這一個控制系統(tǒng)就能分出5個子系統(tǒng),還分別由5家單位完成,如何有效地協(xié)調它們?接下任務,孫京海和同事一行行改代碼,4個月后,系統(tǒng)實現首次整體聯調,反射面2225個促動器和饋源支撐16根驅動軸可在0.2秒內協(xié)調響應,誤差控制在毫米級別。
“哎呀!這個望遠鏡太靈敏啦,看得很清楚!”對姜鵬而言,這可能是他在望遠鏡試運行期間聽到的最稱心的評價。為了讓望遠鏡更靈敏,團隊成員必須讓反射面的拋物面更完美、讓接收機離焦點更近。
這樣的要求近乎苛刻。FAST現場高度差150米,氣壓有25毫帕的變化,可能產生5~10毫米的誤差,測量反射面的全站儀若想保證絕對精度,還要考慮地球曲率、夾角產生的誤差……為保準確,FAST團隊在6個月內研發(fā)出一套全新的測量技術,反射面測量精度可達1毫米以內。
“你越了解細節(jié),走的彎路就越少?!被叵雱傞_始調試的那段日子,姜鵬挨個找團隊成員談話:沒有誰的知識儲備能應付所有調試任務,關鍵就在于發(fā)動集體力量,心往一處想,勁往一處使。
2019年4月通過工藝驗收時,多項因FAST而生的技術被鑒定為國際領先水平。比如超高疲勞性能鋼索,索構件可承受不低于500兆帕的疲勞強度;比如超低損耗耐疲勞動態(tài)光纜,單條光纜可彎折超過10萬次……
“心里一塊大石頭落了地,天顯得是格外藍?!毕肫鹜ㄟ^工藝驗收那天,孫才紅的眉頭舒展開來。
能擔當:日夜堅守
如何丈量每個人為FAST付出的時間?
因為經常往返于北京和貴州,姜鵬這些年的飛行里程能繞地球11圈;建設期間,每一年貴州當地比春節(jié)還隆重的冬至節(jié),鄭曉年都在現場;孫才紅、朱明等前輩將在這里走完職業(yè)生涯的最后一程;越來越多的新生力量將走上科研一線,把自己的青春留在這里。
在FAST現場,不少年輕的技術骨干都是黨員,他們發(fā)揮了很好的帶頭作用。
“現在我們的工作重心以天文觀測為主,同時要優(yōu)化望遠鏡性能。”FAST饋源支撐系統(tǒng)助理工程師李銘哲告訴《中國科學報》。貴州多變的天氣讓人容易感冒,但李銘哲更擔心氣候變化是否會影響望遠鏡精度。為防止饋源艙??科脚_設備受潮,他要定期走到FAST最底端做維護。
在現場,不光要完成值班任務,FAST團隊每一個人都是24小時待命,凌晨一兩點起床解決問題很常見。“現在運行狀態(tài)比較穩(wěn)定,能睡覺時就趕快睡,不知道什么時候就被叫醒了?!崩钽懻苄φf。
常年在現場加班加點,于東俊覺得自己對剛生完寶寶的妻子虧欠太多。2019年春節(jié),為了及時完成任務,于東俊沒回家。過年前3天,于東俊給在家待產的妻子打電話,剛說完不能回,妻子馬上說:“沒事,我和孩子都理解你,安心工作,你放心。”
為了不讓妻子孤身過年,于東俊把待產的妻子接到了FAST現場??吹阶约旱恼煞蚝屯略谝痪€奮戰(zhàn),于東俊的妻子又心疼,又驕傲。“等寶寶長大了,我會把FAST的意義、工作的辛苦講給他聽,讓他以后做個認真負責、有擔當的人?!庇跂|俊說。
接下來,團隊成員的工作重心又要轉移。姜鵬表示,把望遠鏡性能穩(wěn)定住,給科學家提供更多觀測時間,是未來兩年的重要任務。“我們期待FAST能有更好的科學產出,期待科學家取得成果的光環(huán)遠超工程成就,這樣我們的努力才更有意義?!?/p>
(原載于《中國科學報》 2020-01-14 第1版 要聞)
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