姜鵬

2020年1月11日,FAST通過國家驗收正式開放運行。當中國打開「天眼」,宇宙的奧秘將由我們揭開。

姜鵬是中國國家天文台研究員,目前擔任FAST總工程師。

「FAST」是500米口徑球面射電望遠鏡的縮寫,也是大家所熟知的「中國天眼」。它是目前世界上最大、也是最靈敏的單口徑射電望遠鏡。開創了建造巨型望遠鏡的新模式,突破了傳統望遠鏡的百米工程極限,其反射面的大小相當於30個足球場大小。如果把它想像成一口鍋的話,裝滿水後,全世界每個人可以分4瓶。

那就有人要問了,為什麼要建造這麼大的望遠鏡呢?

因為更大的望遠鏡意味着更大的收光面積,就有更強的暗弱信號的探測能力,這一方面就可以大幅地擴展可觀測樣本的數量;另一方面可以探測到更遙遠的宇宙現象,對我們研究宇宙的演化歷史就有非常大的幫助。所以,千百年來建造更大口徑的望遠鏡,一直是科學家們永恆不變的追求。

然而,自從1972年德國人把望遠鏡的口徑做到100米之後,採用傳統工作方式的望遠鏡一直難以得到大幅的突破。「FAST」概念的誕生主要就是基於這種情況下而來的。

現在大家去看FAST可能會覺得它原本就應該如此,但其實上它現在的方案和最初的設計已經發生了翻天覆地的變化。最終方案的形成,是經過了大量的計算、分析和論證才得出來的。多少次,我們都好像窮途末路、山窮水盡,但可能就是一個睡夢中的靈感,又讓我們有繼續走下去的勇氣。

「天眼」的索網結構是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的索網工程。傳統的索結構是用來承重的,但它是用來變形的,所以對疲勞的性能要求極高,是傳統國際規範的兩倍還要多。

當時南仁東非常焦急,經常隔三差五地找姜鵬討論一些技術問題,每次見到他基本上是坐立難安。經過了近百次的失敗,歷時兩年半,終於研製出適用於FAST的成品索結構,這也算説明FAST渡過了一劫。

索疲勞問題只是FAST眾多技術問題的一個例子而已,其實很多的子系統的研製都是這樣一個如履薄冰的這樣的一個過程。

雖然它叫「FAST」,英文是「快」的意思,但整個望遠鏡的建設歷程和調試歷程和「快」字沒有半點關係。整個工程到今天,大概已經整整25年過去了。FAST項目已經從最初以南仁東等幾位科學代表組成的小團隊,發展到今天已經成為有100多人左右的團隊,四代科研工作者前赴後繼投入到這個項目之中。

經過20多年的努力,望遠鏡終於在今年(2019年)4月份通過了工藝驗收,所有的16項技術指標一次性測試通過。射電天文學誕生至今已經有80多年的歷史,中國終於有機會在世界望遠鏡發展的歷史上寫下了濃重的一筆。

目前,FAST已經有系列的科學成果產出了。同時,我們借助它的超高靈敏度,能把脈衝星的計時精度提升至原來水準的50倍,這將使人們有機會第1次探測到納赫茲引力波。同時,它還將在多個應用領域發揮重要作用,一個繁花似錦的未來正向我們走來。

轉眼間,南仁東離開我們已經兩年了。在與他相伴的歲月裡,姜鵬也不知不覺走過了自己10年的人生。10年足以改變太多太多的事情,但是唯一不能改變的就是我們加入團隊時的初心,那就是要建造一台好用的望遠鏡。

但是,依然有一個姜鵬無法釋懷的遺憾在心中。那就是在2017年5月,由於工作的原因,沒有在南仁東出國之前與他見上一面。沒想到,姜鵬就因此失去了與他最後一次見面的機會。

我們不能說比很多人都辛苦,但是我們確實足夠執着。姜鵬希望大家還能記得這樣一群可愛的人,用自己20多年的青春,將這個看似不可能的空中樓閣,真真正正地、踏踏實實地做成了國之重器,也使人類終於張開了「天眼」,能進一步探索宇宙的奧秘。