齊菠蘿

在一個(gè)初冬的早晨，《青年文摘》編輯受邀走進(jìn)國(guó)家天文臺(tái)“中國(guó)天眼”（FAST）總工程師姜鵬的辦公室。那是一個(gè)十幾平方米的小房間，一排辦公室里毫不起眼的一間，陳設(shè)簡(jiǎn)單而整潔，有一面墻上貼著不同視角下的“中國(guó)天眼”照片：晨曦中的“中國(guó)天眼”，星空里和銀河下的“中國(guó)天眼”，更有不同建設(shè)時(shí)期“中國(guó)天眼”的成長(zhǎng)記錄圖。

我們很難不被這個(gè)碩大的銀白色“天坑”所吸引?！爸袊?guó)天眼”坐落于貴州平塘縣的崇山峻嶺中，這個(gè)500米口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope，簡(jiǎn)稱FAST），是目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，大小接近30個(gè)足球場(chǎng)。因應(yīng)用于中國(guó)的宇宙巡視、脈沖星觀測(cè)和探索星際信號(hào)等領(lǐng)域，F(xiàn)AST被譽(yù)為“中國(guó)天眼”。它是中國(guó)科技創(chuàng)新頗具代表性的“名片”，也是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大國(guó)重器。

以南仁東為首的老一輩科學(xué)家，為“中國(guó)天眼”奉獻(xiàn)了數(shù)十年，如今，接力棒交到了姜鵬這一代科研人員手中。作為FAST運(yùn)行和發(fā)展中心總工程師，姜鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)解決了一系列測(cè)量控制技術(shù)難題，完成了望遠(yuǎn)鏡極具難度的調(diào)試任務(wù)，讓“中國(guó)天眼”終于開始睜眼看宇宙！

1993年，在日本國(guó)際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會(huì)上，與會(huì)科學(xué)家提出，要在全球電波環(huán)境惡化到不可收拾之前，建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”。時(shí)任中國(guó)科學(xué)院北京天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)的南仁東坐不住了，他向同事提出：“我們也建一個(gè)吧！”

南仁東所設(shè)想的，是一個(gè)500米口徑的超級(jí)射電望遠(yuǎn)鏡。在當(dāng)時(shí)，世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡——阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡，口徑是305米。而中國(guó)最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑不到30米，不管是技術(shù)還是設(shè)備都非常落后。

在提出FAST工程構(gòu)想后，年近半百的南仁東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始了漫長(zhǎng)的選址工作。最終，在眾多“候選坑”中，貴州平塘縣城85公里外的金科村大窩凼洼地，成為最適合建設(shè)的臺(tái)址。

2007年，F(xiàn)AST工程正式立項(xiàng)。姜鵬是在項(xiàng)目建設(shè)初期加入團(tuán)隊(duì)的。2009年，他剛從中科院力學(xué)研究所博士畢業(yè)，專業(yè)是工程力學(xué)，正處于人生迷茫期：是繼續(xù)做科研，還是尋找新的挑戰(zhàn)？

猶豫之際，姜鵬看到了FAST的招聘啟事，上面的信息讓他來了興趣?！耙粋€(gè)500米直徑的索網(wǎng)，能變形，拋物面可以在它的不同部位形成，而且要求控制精度達(dá)到毫米級(jí)……”對(duì)姜鵬來說，這是一個(gè)充滿誘惑力的項(xiàng)目，滿足了他對(duì)一個(gè)傳奇工程的所有期待。于是，他立刻報(bào)名參加。

加入FAST團(tuán)隊(duì)不久，姜鵬就被派到貴州大山深處。第一次去時(shí)，汽車從機(jī)場(chǎng)出發(fā)，顛簸了四五小時(shí)，最后在一個(gè)小工棚前停了下來。司機(jī)說，這就是“中國(guó)天眼”臺(tái)址。

地處深山，人煙稀少，交通不便，沒有電，上不了網(wǎng)……眼前的一切幾乎與現(xiàn)代文明隔絕。姜鵬的心里倍感失落，但建設(shè)者們邊研究、邊摸索、邊實(shí)施的科研精神打動(dòng)了他。他決定在建設(shè)基地扎下根來。

項(xiàng)目建設(shè)初期，姜鵬和同事們所處的環(huán)境惡劣?！坝玫氖堑乇硭?，住的是沒有空調(diào)的活動(dòng)板房。貴州氣候潮濕，有時(shí)被子濕得能擰出水來，很多人沒住幾天全身就起滿了疹子。我們都不敢生病，在那種條件下生病是很難痊愈的?！?/p>

除了要克服生活條件上的艱苦，他們還要面臨想象之外的技術(shù)難關(guān)。

不同于世界上已有的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，“中國(guó)天眼”的“視網(wǎng)膜”——球型反射面，是一張由6670根鋼索編制的索網(wǎng)，它需要在球面和拋面間進(jìn)行變形，從而對(duì)天文信號(hào)進(jìn)行收集和觀測(cè)。這是一項(xiàng)史無前例的工程，由姜鵬負(fù)責(zé)。

工程啟動(dòng)不久，團(tuán)隊(duì)就遇到了一個(gè)大難關(guān)：索網(wǎng)疲勞問題。常見的斜拉橋上的鋼索，其疲勞強(qiáng)度大都是200兆帕、200萬次彎曲。

由于“中國(guó)天眼”的鋼索需要根據(jù)觀測(cè)天體的方位，不斷拉伸，使反射面在不同的位置上形成瞬時(shí)拋物面，而且望遠(yuǎn)鏡要至少應(yīng)用30年。經(jīng)過反復(fù)思考、計(jì)算后，姜鵬提出需疲勞強(qiáng)度為500兆帕、彎曲次數(shù)為200萬的鋼索。

在時(shí)任總工程師南仁東的指導(dǎo)下，姜鵬和團(tuán)隊(duì)開始了一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)兩年的大規(guī)模鋼索疲勞實(shí)驗(yàn)。他們?nèi)找姑鳌⒎磸?fù)測(cè)試，經(jīng)歷近百次失敗后，終于研制出適用于FAST的超高疲勞性能鋼索。

鋼索研制出來后，安裝也極具挑戰(zhàn)。因?yàn)槊扛撍鞯囊?guī)格、長(zhǎng)度，甚至截面尺寸都不一樣，如果裝錯(cuò)一根，整個(gè)索網(wǎng)可能就無法成型，項(xiàng)目就會(huì)失敗。

“工程人員想了一個(gè)方法，給每根主索打上一個(gè)二維碼標(biāo)簽，相當(dāng)于這根鋼索的身份證。只要在現(xiàn)場(chǎng)掃一掃二維碼，就可以清楚地知道鋼索應(yīng)該安裝的位置?！苯i說。就這樣，6670根不同粗細(xì)、長(zhǎng)度和拉力的索，拼接成一張巨大而靈活的網(wǎng)，托起了“中國(guó)天眼”的“視網(wǎng)膜”。

憑著敢想敢做的執(zhí)著和不言放棄的堅(jiān)毅，姜鵬和團(tuán)隊(duì)攻克了超高疲勞性能鋼索研制、繁雜工件管理與精度控制、復(fù)雜地形條件施工等一系列技術(shù)難題，創(chuàng)造了多個(gè)工程奇跡。2016年，“中國(guó)天眼”順利建成。

2017年，F(xiàn)AST進(jìn)入調(diào)試階段，望遠(yuǎn)鏡建成后能不能用、好不好用，關(guān)鍵就看調(diào)試能否成功。姜鵬從南仁東先生手中接過接力棒，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展調(diào)試工作。

“中國(guó)天眼”的調(diào)試涉及天文、力學(xué)、結(jié)構(gòu)、測(cè)量、控制、電子學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域，調(diào)試方案的設(shè)計(jì)者必須全面掌握這些領(lǐng)域的知識(shí)。于是，姜鵬開始了新一輪的學(xué)習(xí)，他用最快的速度學(xué)習(xí)和了解望遠(yuǎn)鏡所涉及的所有技術(shù)領(lǐng)域，并用近3個(gè)月的時(shí)間完成了望遠(yuǎn)鏡總體調(diào)試方案及計(jì)劃。

口徑500米的“天眼”，在調(diào)試之初龐大又脆弱，牽一發(fā)而動(dòng)全身，稍有差錯(cuò)，就可能會(huì)功虧一簣。那段日子，姜鵬的神經(jīng)時(shí)刻緊繃著。向來“心理素質(zhì)很好”的他，體重開始下降。

最終，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)用遠(yuǎn)超國(guó)際慣例和同行預(yù)期的效率完成了設(shè)備調(diào)試。其中靈敏度是美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的2.5倍以上，中國(guó)建造的射電望遠(yuǎn)鏡首次在這個(gè)核心參數(shù)上占據(jù)了世界制高點(diǎn)。

2017年8月27日，F(xiàn)AST第一次實(shí)現(xiàn)對(duì)特定目標(biāo)的追蹤觀測(cè)，穩(wěn)定地獲取了目標(biāo)源射電信號(hào)，這代表著初期的調(diào)試任務(wù)圓滿完成。姜鵬心里的石頭落了地?！白鲈O(shè)備的人都知道‘好用’這個(gè)詞背后的含義。我們團(tuán)隊(duì)的初心，就是做一臺(tái)好用的望遠(yuǎn)鏡?！?/p>

2020年1月，經(jīng)過4年的調(diào)試，“中國(guó)天眼”通過國(guó)家驗(yàn)收正式啟用；2021年3月31日零點(diǎn)，“中國(guó)天眼”正式對(duì)全球開放。

“我發(fā)現(xiàn)你不大犯錯(cuò)誤”是姜鵬剛進(jìn)入FAST項(xiàng)目時(shí)南仁東對(duì)他的評(píng)價(jià)。在外界看來，曾身為助手的姜鵬肯定對(duì)南老先生言聽計(jì)從。但事實(shí)上，為了建好“天眼”，他幾次“違抗”了南仁東的意愿。

一次是關(guān)于FAST索網(wǎng)顏色的選擇。當(dāng)時(shí)，南仁東希望是白色，他覺得白色的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)賦予工程融入自然的宏大和美感。但姜鵬認(rèn)為，加入任何顏色都會(huì)影響材質(zhì)純度，進(jìn)而影響索網(wǎng)的壽命。姜鵬據(jù)理力爭(zhēng)，堅(jiān)持將顏色定為索網(wǎng)的原色——黑色。

2023年是姜鵬加入FAST團(tuán)隊(duì)的第14年，品嘗過無數(shù)次測(cè)試失敗，終于迎來了科學(xué)花開。截至2022年7月，基于FAST數(shù)據(jù)發(fā)表的高水平論文已有120余篇，所發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量超過660顆，并發(fā)現(xiàn)了迄今唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴。

未來，F(xiàn)AST還將深入脈沖星搜索、中性氫巡視、星際的形成及引力波探測(cè)等科學(xué)研究。“中國(guó)天眼”極大地拓寬了人類認(rèn)知宇宙的視野，也使中國(guó)天文學(xué)家有機(jī)會(huì)走上世界科學(xué)研究的最前端。

談及對(duì)《青年文摘》讀者的寄語，姜鵬說：“越探索宇宙，越會(huì)覺得自己的生命在不斷被拓寬。即便不能實(shí)際地探測(cè)星空和宇宙，也希望你們守護(hù)心中的星星，做一個(gè)追星的人。”

（更多姜鵬獨(dú)家問答詳見本期前插四“偶像說”欄目）