中国天眼之父和他在大西南的壮举
“中国天眼”(FAST)首席科学家、总工程师南仁东因病,于9月15日23时23分逝世,享年72岁。
在中国西南部锯齿状石灰岩群山中,一个壮观的天文设施——500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST),它将收集来自宇宙的无线电信号。这一世界最大的射电望远镜将编制脉冲星星表,探测引力波、暗物质和快速电波爆发,以及侦听外星文明。
南仁东是FAST的总工程师和首席科学家,他花费了其生命中的20多年,建造了令其他天文学家惊奇又钦佩的FAST。美国国家射电天文台(National Radio Astronomy Observatory,NRAO)的前主任弗雷德罗说,FAST是土木工程的一个壮举。
FAST不仅在大小上占据第一,而且其接收面积是位居第二的阿雷西博射电望远镜(波多黎各)的两倍多。FAST还在设计上开辟了新天地,其将球形碟面的一部分变形为逐渐移动的抛物面,以随地球自转追踪宇宙物体。
FAST的设想始于20世纪90年代,当时南仁东参加了国际工作组的中国代表团,该工作组提议将平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)作为下一代射电望远镜。天文学家们关注于干涉技术的进步,以期将数十甚至数百个望远镜的无线电波综合在一起,从而获得一个远超任何现有望远镜的接受面积。在计划的早期,中国曾竞选SKA总部国,提议在西南省份的石灰岩洼地建设数个大型望远镜,中国天文学家甚至完成了初步的FAST原型工作。与之相反,SKA的支持者们选择了数千个小型望远镜的设计。在2006年,中国被从候选列表中去除;SKA在南非和澳大利亚的1期建设预期在2018年开始。虽然竞选结果令人沮丧,但南仁东及其同事推动建设了FAST。
在1990年代,卫星测量确认400个候选洼地,南仁东亲自进行筛选,他徒步走进大窝凼洼地(贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县),看到了一片近圆形的天空,“就像处于井底”。“这一地点是FAST的最佳地点,(但却是)建设最糟糕的地点”,“几乎所有事情都得由人工完成”,南仁东在高达40℃的温度下负重100公斤工作。
南仁东和他的团队将FAST球面反射器的一部分牵拉变形为300米直径的抛物面,接收器沿着抛物面轴放置,就像是大锅中的小碗。抛物面的位置可以实时改变,所以抛物面轴总是随地球自转瞄准所关注的宇宙物体。FAST最多可覆盖40度的天顶角。
澳大利亚的射电天文学家Dick Manchester表示,“他们在实践一项绝对非凡的壮举”。
参考文献:Science 2016;353:1488-1491