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【中國科學报】“天眼”精神让奇迹延续

——记2019年中國科學院年度团队FAST团队

2020-01-14 中國科學报 任芳言 陈欢欢
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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(劉續攝)

  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願望,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,南仁東把人生最後22年給了FAST,創造出一個奇迹。爲了國家需求,爲了不辜負期望,南仁東的後繼者必須讓奇迹延續。

  直到今天,FAST運行和發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,他會怎麽評價我們的工作?”

  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。”2011年3月25日,FAST項目准備開工,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多天有無數的挑戰與不可控。但FAST本身實在太有誘惑力:其探測範圍直達宇宙邊緣,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。

  團隊裏的每個人都清楚,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爲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幹擾。

  1994年起,時任中科院北京天文台副台長的南仁東從幾百張衛星遙感圖中反複挑選,到大山裏挨個踩點,在衆多喀斯特地貌中找到最接近正圓形的窪坑。2006年,借貴州黔南天然之勢,南仁東終于爲FAST找到了安身之地。

  2007年,FAST作爲“十一五”重大科學裝置被國家發展改革委批准立項,建設任務走向正軌,但挑戰難度愈發“魔鬼”。

  望遠鏡靠6座巨型支撐塔固定;爲接收來自天體的無線電波信號,可調節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範圍超過200米,運動精度要控制在毫米級別……

  “到底要怎麽實現?”項目開工前,博士畢業的姜鵬帶著好奇把簡曆遞到南仁東面前;已在國家天文台工作了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……

  爲了帶起整個團隊,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點。

  “带领一支科学家队伍完成这么复杂的工程,思想首先要转变。如果出现进度滞后,一定找原因、提补救措施,争取下周追回来。”郑晓年告诉《中國科學报》,每周例会,看着倒计时赶进度,是团队的“必修课”。

  2016年9月25日,FAST迎來整體竣工。看著手機屏幕上最後一次倒計時,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。

  後牆不倒,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,但這並非團隊的終極目標。他們要讓FAST建得美、動得准、調得靈,讓FAST成爲一台真正好用的望遠鏡。

  FAST工程副經理兼辦公室主任張蜀新曾問南仁東,爲何望遠鏡的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。”

  2019年12月,FAST贏得了中國建築業工程質量最高榮譽——魯班獎。南仁東的話,背後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,先後承擔了饋源支撐控制系統、望遠鏡防雷系統和電磁屏蔽等方面的工作。

  他告诉《中國科學报》,这些工作之间“完全不相干”,需要不断带着疑问学习。但是,他总能让同事放心,只要给出明确目标,就能圆满完成。

  比如望遠鏡的運動控制,FAST建設方有上百個,光這一個控制系統就能分出5個子系統,還分別由5家單位完成,如何有效地協調它們?接下任務,孫京海和同事一行行改代碼,4個月後,系統實現首次整體聯調,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。爲了讓望遠鏡更靈敏,團隊成員必須讓反射面的抛物面更完美、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,可能産生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、夾角産生的誤差……爲保准確,FAST團隊在6個月內研發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,走的彎路就越少。”回想剛開始調試的那段日子,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而生的技術被鑒定爲國際領先水平。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光纜,單條光纜可彎折超過10萬次……

  “心裏一塊大石頭落了地,天顯得是格外藍。”想起通過工藝驗收那天,孫才紅的眉頭舒展開來。

  能擔當:日夜堅守

  如何丈量每個人爲FAST付出的時間?

  因爲經常往返于北京和貴州,姜鵬這些年的飛行裏程能繞地球11圈;建設期間,每一年貴州當地比春節還隆重的冬至節,鄭曉年都在現場;孫才紅、朱明等前輩將在這裏走完職業生涯的最後一程;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裏。

  在FAST現場,不少年輕的技術骨幹都是黨員,他們發揮了很好的帶頭作用。

  “现在我们的工作重心以天文观测为主,同时要优化望远镜性能。”FAST馈源支撑系统助理工程师李铭哲告诉《中國科學报》。贵州多变的天气让人容易感冒,但李铭哲更担心气候变化是否会影响望远镜精度。为防止馈源舱停靠平台设备受潮,他要定期走到FAST最底端做维护。

  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,淩晨一兩點起床解決問題很常見。“現在運行狀態比較穩定,能睡覺時就趕快睡,不知道什麽時候就被叫醒了。”李銘哲笑說。

  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,爲了及時完成任務,于東俊沒回家。過年前3天,于東俊給在家待産的妻子打電話,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。”

  爲了不讓妻子孤身過年,于東俊把待産的妻子接到了FAST現場。看到自己的丈夫和同事在一線奮戰,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,讓他以後做個認真負責、有擔當的人。”于東俊說。

  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能有更好的科學産出,期待科學家取得成果的光環遠超工程成就,這樣我們的努力才更有意義。”

  (原载于《中國科學报》 2020-01-14 第1版 要闻)

打印 責任編輯:侯茜

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