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        “天眼”建造,超越以往工程概念

        2016-07-23 10:50:50姜浩峰
        新民周刊 2016年28期
        關(guān)鍵詞:平塘縣洼地反射面

        姜浩峰

        位于貴州平塘的球面射電望遠(yuǎn)鏡,被稱為“天眼”,它是全球最大的巨型射電望遠(yuǎn)鏡,亦是全球最大的利用天然地貌建設(shè)的巨型望遠(yuǎn)鏡,采用四千多塊等邊葉片組成反射面;外加輕型索“四兩撥千斤”將萬噸平臺(tái)降至幾十噸且實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)動(dòng)態(tài)定位。

        從1993年中國天文學(xué)家倡議建造新一代射電大望遠(yuǎn)鏡,到去貴州選址,選定黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)金科村大窩凼,及至今年7月3日世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡FAST主體工程完工,時(shí)光行過了整整23年。

        三百候選地中選出大窩凼

        FAST,是“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡”的英文簡稱。7月3日,隨著FAST工程總經(jīng)理、國家天文臺(tái)臺(tái)長嚴(yán)俊的一聲令下,最后一塊反射面單元緩緩起吊,在完成了二次空中轉(zhuǎn)接并用纜索吊下滑到指定位置后被順利安裝在索網(wǎng)上。

        這最后的一吊,終于使得近30個(gè)足球場(chǎng)面積的反射面得以全部鋪設(shè)完成。反射面工程系FAST最后一個(gè)設(shè)備工程,其順利完成,標(biāo)志著FAST工程主體工程的順利完工。

        從1993年國際無線電聯(lián)大會(huì)上,包括中國在內(nèi)的10國天文學(xué)家提出建造新一代射電大望遠(yuǎn)鏡,到如今FAST工程主體完工,時(shí)光整整過去了23年。

        緣何會(huì)在貴州平塘縣的大窩凼建造這一望遠(yuǎn)鏡,而不在距離國家天文臺(tái)較近的華北地區(qū)選址?貴州有何特別之處嗎?

        早在1994年,中科院國家天文臺(tái)南仁東教授提出——可選擇國內(nèi)的喀斯特洼地作為望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址。1995年底,國內(nèi)20余所大學(xué)和研究所聯(lián)合成立了射電大望遠(yuǎn)鏡中國推進(jìn)委員會(huì),提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面,即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。

        在FAST之前,世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡是美國的阿雷西博(Arecibo)300米望遠(yuǎn)鏡,位于波多黎各島,選址已是在喀斯特洼地里了。

        喀斯特洼地,又稱“溶蝕洼地”。生成于碳酸鹽巖地區(qū)——由于常年溶蝕作用,形成負(fù)地形。比起波多黎各來,中國的喀斯特洼地分布面積更大——中國是世界上喀斯特洼地分布面積最大的國家,從熱帶到寒帶各種喀斯特地貌類型齊全——幾乎所有的省區(qū)都有喀斯特的分布。當(dāng)然,中國的喀斯特洼地絕大多數(shù)分布于廣西、云南、貴州等西南省區(qū)。

        東南大學(xué)土木工程學(xué)院郭正興教授和他的團(tuán)隊(duì)于2011年參與到FAST項(xiàng)目中。提及選址,郭正興認(rèn)為,貴州的喀斯特地貌中,有很多天然形成的天坑,剛好適合“鍋”狀的射電望遠(yuǎn)鏡。外加山區(qū)人煙稀少,也不受射頻信號(hào)的干擾。四面環(huán)山的地形形成了天然的反射面,屏蔽了眾多人為信號(hào)的干擾。換言之,貴州天然喀斯特洼坑提供的條件,始終都是中國大射電望遠(yuǎn)鏡最獨(dú)到、成為世界最大最強(qiáng)的基礎(chǔ)。

        盡管參與項(xiàng)目的許多專家教授都認(rèn)為選址貴州很合適,但從1995年開始為期10年的預(yù)研究階段,科學(xué)家并沒有找出一個(gè)準(zhǔn)確的地點(diǎn)。

        萬山重巒,為了給新一代射電大望遠(yuǎn)鏡安家,在大方向明確后,國家天文臺(tái)委托了兩家科研單位平行獨(dú)立搜尋?!皟杉覇挝桓髯允褂眠b感設(shè)備,從300多個(gè)候選洼坑中逐一遴選。最終,兩家單位都給了黔南州平塘縣的大窩凼以最高評(píng)分?!敝袊茖W(xué)院國家天文臺(tái)研究員、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程副總經(jīng)理彭勃如是說。

        回憶起第一次看到望遠(yuǎn)鏡施工地的情景,郭正興記得自己脫口而出:“乖乖,太大了?!彼€表示,施工地點(diǎn)四面環(huán)山,中間凹陷下去。射電望遠(yuǎn)鏡的形狀本身就像一口大鍋,剛好能穩(wěn)穩(wěn)地架在山中,絕對(duì)是難度空前的項(xiàng)目。

        施工難度不僅僅在技術(shù)上。郭正興說:“原本這大坑里還住著幾戶人家。聽說此地的姑娘有的一輩子沒有出過這座大山。因?yàn)檫x址附近沒有基站,也不允許使用手機(jī),所以在這里工作只好通過固定電話與外界聯(lián)絡(luò)?!敝圆话苍O(shè)基站,是因?yàn)槭謾C(jī)信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于來自遙遠(yuǎn)宇宙深處的信號(hào)。從省會(huì)貴陽到平塘縣,有一百六七十公里路,車程4小時(shí)。確實(shí)完完全全是兩個(gè)世界。在FAST項(xiàng)目啟動(dòng)后,貴州省還特別立了《500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》。

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