原標(biāo)題：中國“天眼”還要調(diào)試兩個多月
位于貴州黔南州平塘縣大窩凼的世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）的最后一塊反射面單元3日成功吊裝，這標(biāo)志著FAST主體工程順利完工,。這只“觀天巨眼”預(yù)計于今年9月全部竣工,，開始探索宇宙深處的奧秘。據(jù)介紹,，F(xiàn)AST突破了射電望遠(yuǎn)鏡的百米極限,，它擁有30個足球場大的接收面積，與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比,，靈敏度提高約10倍,。它將在未來10至20年保持世界一流設(shè)備的地位。
“超級天眼”既是中國制造更是中國創(chuàng)造
3日在貴州平塘架設(shè)完成的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡,，猶如一只瞄向外太空的“超級天眼”,。數(shù)千科學(xué)家、工程師和建設(shè)者們深扎山谷,，用近兩千個日日夜夜精雕“眼窩”,、勾勒“眼底”、密布“神經(jīng)”,、點睛“眼珠”,，靠智慧頭腦和精湛技藝雕琢出深邃“天眼”。
“巧奪天工”書寫中國創(chuàng)造
“在這里,，再高的吊車也望塵莫及,、再長的臂手也鞭長莫及！”回顧建設(shè)歷程,，國家天文臺500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程總工藝師王啟明對記者說,，射電望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)施工量比不上機場或高鐵站，但極其特殊的地形條件卻帶來巨大的施工難度，高度,、跨度,、坡度、斜度讓常規(guī)機械設(shè)備在這里顯得無能為力,、一籌莫展,。
如何在直徑500米、落差150米的喀斯特洼地里建設(shè)一個既穩(wěn)定又靈敏的超級“天眼”,，科學(xué)家和工程師們費足了腦筋,，不斷探索，最終“索網(wǎng)”結(jié)構(gòu)勝出,，它既能穩(wěn)定支撐,，又能讓“天眼”工作時跟隨天體轉(zhuǎn)動，跟蹤掃描射電源,。
中國大射電望遠(yuǎn)鏡的索網(wǎng)是目前世界上跨度最大,、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也是世界上第一個采用變位工作方式的索網(wǎng)體系,。王啟明說,，反射面單元面板將固定在上萬根鋼索上，安裝完成后整個反射面其實是懸在半空中的,，螺旋狀公路一直通達(dá)“凼”底,，供車輛和人員維護設(shè)備時通行。走入望遠(yuǎn)鏡底部,，索網(wǎng)猶如一個由鋼索織就的巨大“網(wǎng)兜”,，緊緊支撐和保護著反射面板。
精益求精追逐“毫厘標(biāo)準(zhǔn)”
中國大射電望遠(yuǎn)鏡的目標(biāo),，是把覆蓋30個足球場的信號,，聚集在藥片大小的空間里，如不如此,，就無法監(jiān)聽到宇宙中微弱的射電信號,。龐然大物卻要實現(xiàn)毫米級精度，挑戰(zhàn)前所未有,。
“這里不僅有施工監(jiān)理,，還有專門的材料監(jiān)造,，就是確保每一個用材都能毫厘不差,。”王啟明說,，十幾米長的索,，誤差不準(zhǔn)超過1毫米，生產(chǎn)流程必須用恒溫裝置,，確保所有材料是在20攝氏度溫度場生產(chǎn)的,。
公里尺度的鋼索支撐體系,，位姿精度卻在毫米級。大連華銳重工集團高級工程師武榮陽說,，觀測天體時因為地球有自傳,，需要補償?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)。饋源艙直徑13米,，位姿精度誤差不能超過48毫米,，角度不超過1度。
“六根索拉著饋源艙移動,，48毫米的位姿精度仍不能確保望遠(yuǎn)鏡指向精準(zhǔn),。”中國電子科技集團第五十四研究所高級工程師鄭元鵬說,，饋源艙內(nèi)安裝了并聯(lián)機器人用于二級調(diào)整,，最終調(diào)整定位精度為10毫米。
要能靈敏觀測浩瀚星空,，拼裝面板子單元邊界的精準(zhǔn)定位是首要問題,。科研人員為此專門設(shè)計的定位夾具,，它能對每塊面板的水平位置以及軸向高度進行精準(zhǔn)定位,，每個等邊三角形交點孔位精度保持在0.1毫米至0.15毫米,。
“千錘百煉”遴選完美方案
沒有經(jīng)驗可借鑒,，望遠(yuǎn)鏡建設(shè)中遇到一道又一道關(guān)卡,，但是,，工程研究人員卻經(jīng)歷了無數(shù)次失敗,，失敗了重來,，再失敗再重來,，每一道關(guān)卡都要經(jīng)過千錘百煉的反復(fù)試驗,。
“90后”年輕的反射面吊裝技術(shù)指導(dǎo)張曉佳來自武船重工集團,，他說,，4450塊反射面板分為30層，雖然形狀都是看似一樣的三角形,，但角度,、大小卻千差萬別。大跨度纜索吊裝,，吊具要經(jīng)過反復(fù)設(shè)計,、比對和試驗，才能確保嚴(yán)絲合縫,。
宇宙空間混雜各種輻射,，遙遠(yuǎn)的信號就像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的耳朵就分辨不出來。武榮陽說,，為了確保望遠(yuǎn)鏡不受到任何磁場的干擾,，僅對施工設(shè)備的電磁防護就花了半年多時間做試驗，從塔底到塔頂做了四五套方案,?！邦^發(fā)絲粗的縫隙，都有可能讓干擾信號跑出去”,，反復(fù)試驗是為了確保萬無一失,。
“從技術(shù)到材料，基本上都是國產(chǎn)化,，既是中國制造,，更是中國創(chuàng)造?！蓖鯁⒚髡f,，中國大射電望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)造了很多奇跡，更體現(xiàn)了我國自主創(chuàng)新能力,，推動我國在天線制造技術(shù),、微波電子技術(shù)、并聯(lián)機器人,、大跨度結(jié)構(gòu),、公里范圍高精度動態(tài)測量等眾多高科技領(lǐng)域的發(fā)展。據(jù)新華社供圖/新華
尋找地外文明的幾率提升5至10倍
為什么在貴州山區(qū)建“天眼”,？
1993年國際無線電聯(lián)大會上,，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”的倡議，渴望在電波環(huán)境徹底毀壞前,，回溯原初宇宙,，解答天文學(xué)中的眾多難題,。
1995年底,，北京天文臺聯(lián)合國內(nèi)20余所大學(xué)和研究所,，成立了射電“大望遠(yuǎn)鏡”中國推進委員會,，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,。
此后,，中國科學(xué)家們進一步推進喀斯特概念,，提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元,，即500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。
為了給新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”安家,，科學(xué)家們通過衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個遍,。中國科學(xué)院國家天文臺研究員、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程副經(jīng)理彭勃回憶說,，當(dāng)時天文臺委托兩家院所進行獨立搜尋,，從300多個候選洼坑中遴選。結(jié)果,，位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分,。
中國“天眼”優(yōu)勢在哪兒？
無論是置身大射電望遠(yuǎn)鏡邊上,，爬上附近山頂?shù)挠^景臺,，還是通過虛擬現(xiàn)實視頻，你都能直觀感受它的第一特點大,?？茖W(xué)家們形容它是一座“觀天巨眼”。
中國科學(xué)院國家天文臺500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程總工藝師王啟明說,，僅圈梁,、索網(wǎng)和支撐饋源艙的6座高塔就用掉1萬多噸鋼材,。
但大射電望遠(yuǎn)鏡絕不是金屬堆砌的“傻大粗”,，它是最精密的天文儀器。由于采用光機電一體化的饋源平臺,，加之饋源艙內(nèi)的并聯(lián)機器人二次調(diào)整,，它在饋源與反射面之間無剛性連接的情況下，可實現(xiàn)毫米級指向跟蹤,，確保精確地聚集和監(jiān)聽宇宙中微弱的射電信號,。
“我們的最初設(shè)計理念源自美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。但跟阿雷西博相比,，主動反射面系統(tǒng)是我們最大的創(chuàng)新,。”彭勃說,，大射電望遠(yuǎn)鏡的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以隨著天體的移動變化,，帶動索網(wǎng)上的4450個反射單元，在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面,，極大提升觀測效率,。
阿雷西博望遠(yuǎn)鏡是固定望遠(yuǎn)鏡,，只能通過改變天線潰源的位置掃描天空中的一個約20度的帶狀區(qū)域。而主動反射面讓中國大射電望遠(yuǎn)鏡擁有更廣的觀測范圍,，能覆蓋40度的天頂角,。
能否找到地外文明？
“跟其他射電望遠(yuǎn)鏡一樣,，中國大射電望遠(yuǎn)鏡最主要的兩大科學(xué)目標(biāo)是巡視宇宙中的中性氫和觀測脈沖星,，前者是研究宇宙大尺度物理學(xué)，以探索宇宙起源和演化,，后者是研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律,。”中國科學(xué)院國家天文臺副臺長鄭曉年說,。
半個多世紀(jì)以來,，全世界所有射電望遠(yuǎn)鏡收集的能量尚翻不動一頁紙，中國大射電望遠(yuǎn)鏡的加盟將大大加快這一速度,。而收集的能量,，意味著解讀宇宙深處奧秘的信息量?！皬纳潆娡h(yuǎn)鏡誕生至今,，人類共發(fā)現(xiàn)了約2500顆脈沖星，如果中國大射電望遠(yuǎn)鏡的工作時間全部用于觀測脈沖星,，它一年時間內(nèi)就有望將這個數(shù)量翻倍,。”彭勃說,，脈沖星可以用于脈沖星導(dǎo)航,、脈沖星計時陣等應(yīng)用目標(biāo)。
彭勃說,，科學(xué)家利用阿雷西博望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)引力波,，并獲得諾貝爾物理學(xué)獎，中國大射電望遠(yuǎn)鏡則為自然科學(xué)特別是物理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域提供了重大發(fā)現(xiàn)的機會,。
“針對大眾十分關(guān)心的大射電望遠(yuǎn)鏡能否用于尋找地外文明,，答案是肯定的?！迸聿硎?，它是探測系外行星尤其是類地行星的利器。由于靈敏度提高,，它能看到更遠(yuǎn),、更暗弱的天體，通過探測星際分子,、搜索可能的星際通訊信號,，尋找地外文明的幾率比現(xiàn)有設(shè)備提升了5至10倍,。
在7月3日饋源艙升艙和反射面板按計劃完成安裝后，大射電望遠(yuǎn)鏡將進行2個多月的系統(tǒng)調(diào)試,，于9月底正式竣工投入使用,。但要實現(xiàn)所有功能參數(shù)最優(yōu)化，它還要在兩三年的觀測中不斷調(diào)試完善,。
“大射電望遠(yuǎn)鏡建成后將成為中國天文學(xué)研究的‘利器’,，在未來10至20年保持世界一流設(shè)備的地位,?！编崟阅暾f，“希望中國科學(xué)家盡快利用它出成果,?！本C合新華社
劉慈欣：望遠(yuǎn)鏡與小說是兩回事
去年憑小說《三體》獲得雨果獎最佳長篇小說獎的作家劉慈欣昨天出現(xiàn)在“天眼”安裝現(xiàn)場，他表示射電望遠(yuǎn)鏡與小說中的紅岸基地系統(tǒng)是兩回事,，他會關(guān)注這個項目,。
北青報：您去現(xiàn)場觀看了500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡在貴州喀斯特天坑中架設(shè)完成？
劉慈欣：嗯,，去現(xiàn)場看了看,，以后會繼續(xù)關(guān)注這個項目。
北青報：射電望遠(yuǎn)鏡是否類似《三體》中紅岸基地的系統(tǒng),？
劉慈欣：不像,，紅岸基地的系統(tǒng)是發(fā)射信息的，射電望遠(yuǎn)鏡是接收信息的,，是兩回事,。
北青報：您認(rèn)為射電望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展對于探索地外文明有意義嗎？
劉慈欣：不太清楚,，等這個項目啟動了再說吧,。
北青報：你認(rèn)為射電望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展會不會引發(fā)《三體》描述的外星人入侵地球之類的？
劉慈欣：不會,，它只是接收來自宇宙的信息,。
北青報：您對射電望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展有沒有什么建議？
劉慈欣：不好說,，這個得問工程師等專業(yè)人士,。
文/本報記者邢穎
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