2017年10月,“中国天眼”新发现两颗脉冲星,下图是这两颗脉冲星的位置,从那里传出来的脉冲信号被科学家探测到,又被转化成的音频信号,从而可以被我们听到。脉冲星是一个高密度的天体,一颗方糖大小的体积,质量就能达到上亿吨。探测到这个脉冲星的中国天眼,是一个500米口径的射电望远镜(FAST),它的反射面面积相当于30个足球场的大小,是世界上最大的单口径射电望远镜。
这是中国的自主研发的天文设备,第一次探测到新发现的脉冲星。
姜鹏,是FAST项目的调试工作负责人。他第一次接触到这个项目,是在2009年。那年,他博士毕业,正面临着人生迷茫的十字路口——是应该继续博士的研究方向?还是寻找一个新的挑战,做自己感兴趣的事情?时间总催促着人做决定,却也会带来机会的降临。那时候的机会,是一张招聘启事。
这应该就是FAST最初的招聘了,这样的一张图,对于当时的姜鹏来说,太不可思议。他甚至觉得,“这个项目可能是一个忽悠人的项目。”然而这个招聘启事又“别有用心”的附上了一个发改委的批文,告诉他这是一个真实存在的大科学工程。带着对这个项目如何实现的好奇,他走入了天眼工程的项目建设。
这个“大科学工程”,确实是挺大的。
姜鹏说,“如果把FAST比喻成盛满了水的一口锅,我们全世界每个人都可以分4瓶,够大家所有人喝一天的。”它的反射面则像是天眼的视网膜。姜鹏牢牢记着和它相关的那些数字,“它是一个500米口径的钢梁,架在50根巨大的钢柱子上,670根钢索编成的索网挂于横梁,上铺4450块反射面单元,下设2225根下拉索,固定在地面上的触动器上。
”望远镜的“视网膜”“触动器拽动下拉索,就能控制索网的形状,一会儿是球面,一会儿是抛面,以进行天文信号的收集和观测。”姜鹏补充说。
技术难题每时每刻都在降临。我要用一句话来形容这个索网结构,那就是它是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的一个索网工程。一般一项工程有一项世界第一就已经很难了,但是这个索网却集了三项世界第一,你可以想象它的难度有多大。FAST的索网要求变形,钢索更像是弹簧,对疲劳性能的要求极高。姜鹏和同事们对十余根钢索结构进行疲劳实验,没有一例能满足要求的,这打击大了。
国家天文台用一次次的失败实验试图解答。“我们几乎经历了所有可能的破坏形式——铆柱的损伤破坏、单丝的磨损破坏,所有可能的我们都经历了。”姜鹏说。一根索的加工失误,都有可能导致整个索网无法精确成形。把1600根钢索全部返厂重新加工、用力传感器实现挂索网的精确定位、索结构的重新安装……虽然“忽悠人”的项目里充满了无穷无尽的大麻烦,开会就像开玩笑,但总有一个声音呐喊着:搞定它!
艰难的索结构安装过程,由东南大学的郭振兴团队主动请缨接手。他们非常擅于做这个,研究后给出了这样好的方案。你也许能想象到,这要经历多么长的一段时间。从始至终,这个团队已经坚持了22年。他们之中,多得是意气风发的年轻人。他们和FAST共同成长,在项目中度过的日日夜夜几乎就是他们的整个青春年华。他们简单而善良,一心向科学,却常常孤独,以宠物为伴。
在经历了近百次失败,与多家企业进行合作后,终于历时两年,像做梦一般研制出了一个适用于FAST的成品钢索结构。“从那以后,南老师的头发终于从竖立着开始变平了。”在完成装置后,团队对整个望远镜进行了整体联调。实现对固定目标的跟踪过程,对望远镜来说是一个具有里程碑的调试阶段,就像让天眼的眼珠转动起来。联调完成后,姜鹏给当时身体已经非常不好的南老师发了一条微信,告诉他这个事已经做成。
他感到非常欣慰,向团队表示了祝贺。这是姜鹏跟南仁东先生之间最后一次的微信交流。
有人问,为它投入这么多的精力,到底值不值得。姜鹏说:“也许每个人心中都有自己心中的答案,但是FAST对于我来说是非常值得的一件事情。”姜鹏说,FAST的现场,就是一个科学的风景。如果运气足够好,爬到一个山顶,兴许能看到雾中美丽的FAST。如果晚上去,则可以看见美丽的星空,对于大多数生活在都市的人们来说,这已经是一种奢侈。但在那里,却是给他们最好的馈赠。