極目星空 步履不停——“中國(guó)天眼”為世界天文提供“中國(guó)智慧”
??4月17日，記者從國(guó)家天文臺(tái)FAST運(yùn)行和發(fā)展中心獲悉，有“中國(guó)天眼”之稱的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）已發(fā)現(xiàn)900余顆新脈沖星。
??在快速射電暴起源、引力波探測(cè)等領(lǐng)域產(chǎn)出一系列世界級(jí)成果；自主研發(fā)的接收機(jī)核心零部件有望走出國(guó)門；FAST核心陣建設(shè)蓄勢(shì)待發(fā)……
??極目星空，步履不停。“中國(guó)天眼”正不斷為世界天文提供中國(guó)智慧、為全球工程界提供中國(guó)技術(shù)。
??成果頻出
??“中國(guó)天眼”是耳熟能詳?shù)膰?guó)之重器。為“早出成果、多出成果，出好成果、出大成果”，中國(guó)科學(xué)家不斷“挑戰(zhàn)認(rèn)知和技術(shù)極限”，用“中國(guó)創(chuàng)造”擦亮深邃“天眼”。
??4月17日，記者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)FAST運(yùn)行和發(fā)展中心獲得消息，被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）發(fā)現(xiàn)的新脈沖星數(shù)量突破900顆。新華社發(fā) 劉續(xù) 蘆禹含 編制
??截至目前，“中國(guó)天眼”已發(fā)現(xiàn)900余顆新脈沖星，其中至少包括170余顆毫秒脈沖星、120余顆雙星脈沖星、80顆暗弱的偶發(fā)脈沖星。
??“我們正在拓展人類對(duì)宇宙的認(rèn)知極限。”國(guó)家天文臺(tái)銀道面脈沖星巡天項(xiàng)目負(fù)責(zé)人韓金林說。從人類發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星到FAST發(fā)現(xiàn)首顆脈沖星的50年里，全世界發(fā)現(xiàn)的脈沖星不到3000顆。
??2017年10月10日，“中國(guó)天眼”宣布發(fā)現(xiàn)6顆新脈沖星，實(shí)現(xiàn)“零的突破”。這是中國(guó)首次利用自己獨(dú)立研制的射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星。
??目前，“中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn)的900余顆新脈沖星，是國(guó)際上同時(shí)期其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的3倍以上。
??其中，發(fā)現(xiàn)的80顆暗弱的偶發(fā)脈沖星與正常脈沖星相比，輻射流量密度還要低一個(gè)量級(jí)，最低的已經(jīng)達(dá)到了亞微央量級(jí)。
??在韓金林看來，對(duì)這些偶發(fā)脈沖星的研究對(duì)于理解銀河系中恒星死亡后形成多少致密中子星殘骸及揭示未知的脈沖輻射物理過程具有重要意義。
??韓金林告訴記者，如果把搜尋脈沖星比作摘果子，之前發(fā)現(xiàn)的脈沖星都離地面比較近、容易“摘”，“中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn)的900余顆新脈沖星則是更遠(yuǎn)或者采摘難度更大的。
??因?yàn)槊恳活w脈沖星都有其特殊脈沖及穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，它們相當(dāng)于宇宙中具有特有信號(hào)標(biāo)記的“燈塔”。如果人類在未來能夠?qū)崿F(xiàn)“星際穿越”的話，這些脈沖星將為人類在浩瀚的宇宙中旅行提供“導(dǎo)航”。
??“我們精確測(cè)量出脈沖星在宇宙空間中的坐標(biāo)，在旅途中時(shí)刻監(jiān)測(cè)多個(gè)脈沖星信號(hào)的相位及對(duì)應(yīng)的位置關(guān)系，人類在星際旅行中就不會(huì)走丟了。”韓金林說。
??2024年2月26日拍攝的“中國(guó)天眼”全景（無人機(jī)全景圖片，維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）。新華社記者 歐東衢 攝
??首次在射電波段觀測(cè)到黑洞“脈搏”、探測(cè)到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)、探測(cè)并構(gòu)建世界最大中性氫星系樣本……近年來，“中國(guó)天眼”為探索宇宙奧秘作出中國(guó)貢獻(xiàn)。
??未知和未來面前，人類命運(yùn)與共。“中國(guó)天眼”從誕生那一刻開始，就肩負(fù)使命。
??“中國(guó)天眼”測(cè)量與控制工程師孫純介紹，自2021年3月31日正式對(duì)全球科學(xué)界開放以來，“中國(guó)天眼”已幫助美國(guó)、荷蘭、澳大利亞等15個(gè)國(guó)家的研究團(tuán)隊(duì)開展觀測(cè)近900小時(shí)，涉及科學(xué)目標(biāo)漂移掃描巡天、中性氫星系巡天、銀河系偏振巡天、脈沖星測(cè)時(shí)、快速射電暴觀測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。
??在可預(yù)見的未來，“中國(guó)天眼”將為國(guó)際天文界持續(xù)探索宇宙、嘗試尋找未知事物帶來更多新視角，為引領(lǐng)人類突破認(rèn)知新領(lǐng)域作出更大貢獻(xiàn)。
??
??創(chuàng)新不止
??“原以為要修改七八遍，沒想到第一版性能就達(dá)到了世界先進(jìn)水平。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)高級(jí)工程師柴曉明向記者介紹著眼前一個(gè)外殼鍍銀、只有口風(fēng)琴大小的低噪聲放大器，言語(yǔ)中難掩興奮。
??低噪聲放大器是“中國(guó)天眼”接收機(jī)的核心零部件，此前都靠進(jìn)口。
??為解決“卡脖子”問題、把關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手里，柴曉明所在的團(tuán)隊(duì)用了近2年時(shí)間自主研發(fā)出了這款高性能的國(guó)產(chǎn)低噪聲放大器。
??2024年2月26日拍攝的“中國(guó)天眼”全景（無人機(jī)全景圖片，維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）。新華社記者 歐東衢 攝
??樣機(jī)一經(jīng)推出就受到了國(guó)際天文界關(guān)注，位于巴西的BINGO項(xiàng)目第一時(shí)間向FAST運(yùn)行和發(fā)展中心提出批量購(gòu)買的合作意愿。
??“中國(guó)天眼”作為世界最大、最靈敏的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，激發(fā)了很多特殊的技術(shù)需求，需要中國(guó)科學(xué)家們充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力，在不斷“挑戰(zhàn)認(rèn)知和技術(shù)極限”、不斷“發(fā)現(xiàn)問題、解決問題”中優(yōu)化升級(jí)。
??創(chuàng)新無捷徑，唯有敢攀登。
??“沒人告訴你可以怎么做，誰(shuí)也沒有把握自己的方法一定行。”FAST運(yùn)行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬說，“反復(fù)試驗(yàn)、多次失敗、越挫越勇”的艱難攻關(guān)幾乎貫穿了FAST建設(shè)階段的每一個(gè)環(huán)節(jié)。
??為解決索疲勞問題，姜鵬帶領(lǐng)一幫年輕人歷經(jīng)近百次失敗，成功支撐起“中國(guó)天眼”的“視網(wǎng)膜”。
??2024年2月26日拍攝的“中國(guó)天眼”饋源艙（無人機(jī)照片，維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）。新華社記者 歐東衢 攝
??為開發(fā)新的控制系統(tǒng)，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心測(cè)量與控制工程部主任孫京海無數(shù)次挑燈夜戰(zhàn)至東方既白，幾乎重寫了全部核心算法代碼。
??為解決變電站電磁干擾問題，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心電子與電氣工程部主任甘恒謙經(jīng)過近2年的摸索與試驗(yàn)，發(fā)明了與“中國(guó)天眼”匹配的高壓濾波器……
??僅在建設(shè)階段，“中國(guó)天眼”獲得了鋼結(jié)構(gòu)、自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)、機(jī)械工業(yè)、測(cè)繪地理信息技術(shù)、電磁兼容研發(fā)等十余個(gè)領(lǐng)域的重要科技獎(jiǎng)項(xiàng)。
????2024年2月26日拍攝的“中國(guó)天眼”全景（無人機(jī)照片，維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）。新華社記者 歐東衢 攝
??“天眼”問天，沒有終點(diǎn)。姜鵬坦言，如果只把FAST當(dāng)成一個(gè)望遠(yuǎn)鏡、一臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)標(biāo)了。但要維持FAST世界領(lǐng)先的地位，我們的創(chuàng)新就不能停下來，我們會(huì)傾盡全力讓FAST穩(wěn)定性更好、運(yùn)行效率更高。
??目前，F(xiàn)AST年度觀測(cè)時(shí)間穩(wěn)定在5300小時(shí)左右，為持續(xù)產(chǎn)出科研成果起到了重要的支撐作用。
??競(jìng)逐未來
??巡天探宇，解密星空。“中國(guó)天眼”沒有停止過創(chuàng)新的腳步。
??“天文學(xué)極其浪漫，因?yàn)樗芯康氖侨祟惖男浅酱蠛！Ｌ煳膶W(xué)也極其殘酷，因?yàn)閲?guó)際競(jìng)爭(zhēng)極其激烈，一旦松懈，就會(huì)失去領(lǐng)跑地位。”姜鵬說。
??放眼全球，國(guó)際大科學(xué)工程平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）等多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡陣列均在建設(shè)之中。
??2024年2月27日紅外相機(jī)拍攝的“中國(guó)天眼”測(cè)量基墩（維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）。新華社記者 歐東衢 攝
??“一旦這些望遠(yuǎn)鏡投入運(yùn)行，‘中國(guó)天眼’將面臨巨大的挑戰(zhàn)。”姜鵬說，“我們稍有松懈，中國(guó)天文學(xué)家就可能‘失守’射電波段視野的最前沿。”
??記者近日走進(jìn)“中國(guó)天眼”核心區(qū)，在一處離“中國(guó)天眼”不到3公里的山頭上看到，挖掘機(jī)正在緊張作業(yè)，原本雜木叢生、怪石嶙峋的山頂已被推平、夯實(shí)。
??“我們計(jì)劃未來5年利用FAST周圍5公里范圍內(nèi)優(yōu)異的電磁波環(huán)境，建設(shè)20至30臺(tái)口徑40米級(jí)全可動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡，與FAST組成綜合孔徑陣，即FAST核心陣。”姜鵬告訴記者，正在作業(yè)的山頭在年內(nèi)就會(huì)建成一臺(tái)40米級(jí)全可動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡。
??“單靠‘中國(guó)天眼’觀測(cè)宇宙，就像是用‘粗頭鉛筆’給天體畫像，而核心陣建成投用的話，相當(dāng)于用高分辨率的‘?dāng)?shù)碼相機(jī)’拍攝遙遠(yuǎn)的星空。”姜鵬介紹，核心陣一旦建成，將大幅提高“中國(guó)天眼”的視力，讓“‘中國(guó)天眼’不僅能看得遠(yuǎn)，還能看得清”。
??FAST運(yùn)行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬（左）在總控室內(nèi)觀察設(shè)備運(yùn)行狀況（2024年3月20日攝）。新華社記者 劉續(xù) 攝
??在FAST運(yùn)行和發(fā)展中心結(jié)構(gòu)與機(jī)械工程部主任李輝看來，F(xiàn)AST核心陣將拓展現(xiàn)有科學(xué)研究領(lǐng)域，特別是在引力波事件、快速射電暴、伽馬射線暴、超新星、黑洞潮汐瓦解事件等極端暫現(xiàn)源方面發(fā)揮重大作用。
??除天體物理學(xué)研究，F(xiàn)AST核心陣還有望在深空探測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用，例如近地天體預(yù)警、空間微小目標(biāo)探測(cè)、深空衛(wèi)星通訊及控制、電離層特性測(cè)量、脈沖星時(shí)間基準(zhǔn)等，可以為我國(guó)空天領(lǐng)域發(fā)展起到非常重要的戰(zhàn)略支撐作用。
??姜鵬說：“為了讓中國(guó)的射電天文力量始終保持國(guó)際先進(jìn)，我們將在新的起點(diǎn)加速攀登，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷探索新的科學(xué)前沿。”
