腳踏實地 仰望星空｜獲「國家卓越工程師團隊」稱號的中國天眼工程團隊
仰望浩瀚星空，漫天星辰閃爍，人類對探索宇宙的思考與熱情從未停止。
腳踏實地奔赴星辰大海。1994年，中國天眼工程團隊由人民科學家南仁東牽頭組建，此後長期圍繞中國天眼開展關鍵技術攻關，先後榮獲第6屆全國專業技術人才先進集體、第23屆中國青年五四獎章集體和中國科學院傑出成就獎，今年1月，榮獲「國家卓越工程師團隊」稱號。
位於平塘縣的世界上最大單口徑球面射電望遠鏡——「中國天眼」（FAST）。
500米口徑是起點
初春的太陽暖洋洋，採訪車一路向南進入平塘縣克度鎮金科村，在大山中劈開的蜿蜒小路上爬行。約20分鐘，「中國天眼」的石碑映入眼簾。
「正在觀測」「請勿攜帶電子設備」「請勿拍照」等警示牌掛在緊閉的電動門上。記者由此步行830步，終於見到了這口「大鍋」——500米口徑球面射電望遠鏡。
「大鍋」靜靜地坐在大窩氹里，周圍6座高塔上分別伸出一根鋼索，共同拉著一個似鑽石三角形的饋源艙，仔細聽可以聽到斷斷續續的滴滴聲，彷彿是來自宇宙太空的電磁波信號蕩漾在心靈深處而產生的節韻。
自20世紀初射電天文誕生起，在不到70年的時間里貢獻了類星體、脈衝星、星際分子和微波背景輻射四大天文發現，展示了廣闊的發展潛力。
隨著手機、數碼相機等電子產品開始大範圍普及，全球電磁波寧靜環境越來越少，各國天文學家更加急迫地期望籌建更多、更大口徑射電望遠鏡。
1993年，日本京都國際無線電科學聯合會（URSI）大會上，時任中國科學院北京天文台（國家天文台前身）副台長的南仁東宣佈，中國將建造新一代類似Arecibo（1963年，美國康奈爾大學建造的305米口徑固定式球反射面巨型射電望遠鏡）的球反射面巨型射電望遠鏡。
「讓‘大鍋’坐在窪坑裡，能突破全可動望遠鏡口徑不超過100米的瓶頸，還能利用喀斯特獨特的地質條件解決窪坑的排水難題，節省土方工程所需的巨額資金。」「中國天眼」團隊（FAST運行和發展中心）結構與機械工程部主任李輝說，給「大鍋」選一個合適的家，成為了團隊接來下10餘年中最重要的事。
2005年，平塘縣克度鎮金科村的大窩氹窪地從3000個備選台址中脫穎而出，成為FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）500米口徑球面射電望遠鏡台址。
夜色中的中國天眼。
變「複製」為「創造」
「為什麼是500米口徑？」記者好奇地問道。
「肯定得比305米大。」李輝輕鬆地回答，「Arecibo是305米口徑。超過它，我們望遠鏡的性能就會有更高的提升。」
「只能是500米嗎？」記者追問。
「不是，大窩氹的附近就有800米的坑，只是綜合考慮望遠鏡性能和造價，選了一個較好的性價比。」李輝說。
2016年9月25日，總投資11.73億元的FAST工程落成。回望選址、預研究、論證、立項、建設，每一步都充滿挑戰和困難。
拚版照片：上圖為2015年8月2日拍攝的「中國天眼」首塊面板安裝成功；下圖為2016年7月2日拍攝的「中國天眼」吊裝最後一塊反射面板。
起初，科學家們想直接複製一個Arecibo，相應地做一個更大口徑的望遠鏡，沒想到一開始就遇到了難題。
「FAST的口徑達500米，支撐平台尺寸需要相應擴大，粗略估計超過萬噸。」李輝說，這對塔和索的強度和剛度要求都非常高。這一刻起，FAST與Arecibo分道揚鑣，走上自我創新之路。
經長期研究，FAST採用計算機伺服控制的大跨度柔性索並聯牽引系統取代Arecibo重達近千噸的三角形支撐平台，形成光機電一體化的無平台饋源支撐方案，最終定型為6塔6索牽引30噸饋源艙。團隊還研製出滿足10萬次的耐彎曲疲勞壽命的動光纜，攻克纜線入艙信號傳輸「生命線」難關。
「中國天眼」全景（2022年7月21日維護保養期間魚眼鏡頭拍攝）。
為解決望遠鏡球反射面難題，FAST再次創新採用主動變形反射面，讓FAST球反射面可以根據觀測目標位置改變形狀，形成300米口徑拋物面，使平行入射的電磁波信號只需一次反射即可聚焦，突破了Arecibo需第3次反射才能接收電磁波信號的缺點。
在南仁東的指導下，FAST工程正式成立調試核心組。組長薑鵬和團隊成員經過兩年大規模疲勞實驗、上百次實驗，研製出疲勞強度能達到500兆帕200萬次的超高耐疲勞鋼索，讓主動變形反射面方案成功落地。並經多年優化改進，逐步形成今天由圈樑、格構柱、索網、反射面單元和促動器構成的主動反射面系統。
在位於貴州省平塘縣大窩氹窪地的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）拍攝的星軌。 楊俊波 丹恩剛 攝
驚雷中的一聲蟬鳴
與Arecibo相比，FAST不僅大幅度降低饋源支撐系統自重，還實現饋源艙在140米高空、206米尺度範圍內實時定位，直徑約13米的饋源艙對電磁波信號的遮擋效應幾乎能忽略不計，且可觀測天區約為Arecibo的2倍。
李輝這樣評價那段日子：「通過努力，我親眼見證了FAST的成長。這種機遇是一種財富，極大拓展了我的視野。」
2017年8月27日，FAST第一次實現對特定目標的追蹤觀測；8月28日，FAST成功地對同一個天體跟蹤兩次；10月，FAST首次發現6顆新脈衝星，讓中國實現「零的突破」。
來自宇宙的電磁波信號就像驚雷中的一聲蟬鳴。曆時22年，FAST終於打開了中國的「天眼」。
如今，「中國天眼」已正式投入運行並向全球開放，發現的脈衝星總數超過870顆，是同一時期世界上所有其它望遠鏡發現脈衝星總數的3倍以上，並在脈衝星、快速射電暴及引力波探測等領域產出一系列世界級成果。在團隊的努力下，它的年觀測時長常年保持在5300小時以上，達到了國際同類大科學裝置的水平。
李輝透露，未來數年里，有望在FAST周邊再建20餘台小口徑全可動射電望遠鏡，與FAST組成望遠鏡陣列（FAST先導陣），在保持FAST超高靈敏度的同時，提高望遠鏡解像度，探索長久保持FAST領先能力的途徑。
貴州日報天眼新聞記者 牟元媛
編輯 駱航念
二審 劉義 胥芬芳
三審 張齊 劉丹
