“中国天眼”总工程师：“历时22年，我们终于成功了”

《与世界说》第九期：姜鹏《仰望星空的眼睛，聆听宇宙的 “心跳”》
前段时间
#南仁东放弃300倍薪资回国造天眼#的话题
又冲上热搜
引发很多网友们的关注

有网友评论：

“国之栋梁！
对于南仁东说过的那句
'有一点瑕疵我都对不起国家’
感到泪目！”

提到中国“仰望天空的眼睛”

就不得不说起南仁东

他曾放弃国外的高薪
在20世纪90年代中期毅然回国
决心建一个世界上最大的
单口径球面射电望远镜（FAST）
他为中国的天文事业默默奉献了22年
贡献了自己一生的智慧
在他和团队不懈努力下
2016年9月25日
FAST终于成功落成启动
“天眼”启用将满一年时

72岁的南仁东化为天上繁星

作为世界上最灵敏的射电望远镜

最大的单口径射电望远镜

“中国天眼”的背后有哪些故事呢？

我们特别邀请到了
“中国天眼”(FAST)总工程师姜鹏
做客《与世界说》
带我们了解“中国天眼”
一起聆听宇宙的 “心跳”
  什么是“中国天眼”？
FAST的全称是
“500米口径球面射电望远镜”
位于贵州省平塘县境内
2011年3月开工
2016年9月竣工
2020年1月通过国家验收并投入使用
这座500米口径球面射电望远镜
被人戏称“山里的一口大锅”

它装满矿泉水

全世界70亿人每人可以分到四瓶

它的面积相当于30个足球场的大小
被称为“中国天眼”
这是中国建造的射电望远镜
首次在灵敏这个指标上
做到了世界最好
“中国天眼”总工程师姜鹏表示：
“它是我国目前自主研发的
世界上最大的、灵敏度最高的
单口径射电望远镜
它也是我国近十年内完成的
一项举世瞩目的重大科研基础设施”
截止目前
天眼发现的脉冲星数量已经超过300颗
是同一时期国际所有其它望远镜
发现数量总和的3倍
在短短一年内
基于FAST数据发表的高水平论文
已经超70篇
尤其是关于快速射电暴的两篇成果
被《自然》杂志发表
其中一篇入选《自然》杂志评选的
“2020年十大科学发现”
“中国天眼”已经进入到一个
科学成果快速爆发的阶段
大科学工程是一个
边建设边研究的过程
天眼计划早在1994年就开始提案推动了
但是直到2007年才开始立项
大科学工程是一个
边建设边研究的过程

首先，要选择合适的地址

为了选择一个合适地址建造“天眼”
科技人员足足花了13年时间
最终确定在贵州
其中一个重要原因
就是考虑到排水因素
贵州是典型的喀斯特地貌
下雨时
雨水顺着喀斯特岩石流入地下溶洞
即便南极冰川全部融化
海平面上升66米
对它也毫无影响
而且这个地方远离人口密集的区域
干扰源较少
方便观测暗弱的天体信号
在综合考虑这些因素后
最终选择了贵州

其次，要确定上部结构形式

FAST索网不同于传统的索网
传统的索网挂在天上
再铺些板
主要起承重作用
但这个索网是变形用的
所以对它的疲劳性能的要求非常高

达到传统规范的两倍多

姜鹏讲到：
“我们为了研制这种钢索
费尽了心机
经历了近百次的失败
为了加快方案遴选
会在全国不同的地方实验
比如北京、武汉、广西
都在同时进行
全方位改进了索网的各个工艺
包括锚固工艺、扭制工艺、涂层工艺
最后历时两年
才研制出了这样的钢索结构
把FAST最严重的一次技术风险给解决掉了”
这项工程的难度不仅在索疲劳的研究
还包括设计、制造和安装的全过程
每一个步骤都像严格推导的公式
不能有一点差错

此外，工程施工方式的实施存在很大的困难

FAST有着一些不可思议的施工方式
现在已成为了国家级工法
这么大的工程体量
在条件极其苛刻山区进行
很多大型设备没法进场
所有的圈梁和馈源塔基础
都是在半山腰或者悬崖峭壁上
因此
只能用最原始的
人工挖孔桩的施工方式
最深的人工挖孔桩
大概是38米深
相当于十几层楼的高度
在下边连呼吸都会觉得困难
而且有很大的风险
上面掉一个石子下去
对正在作业的人都是致命的威胁
安装索网时
是在空中一根一根地散拼
1万多根钢索
2000多个界面
都是一个一个地构架安装
而且这些索的尺寸并不一样
要么长短不一样
要么粗细不一样
规格大概有上千种
一旦装错一根索网
整个构造就没办法成形
这就要求精细安排每个索
给它们都打上二维码
就在现场识别以避免出错
进行最后的调试阶段
FAST涉及测量、控制、电子、
结构、天文等众多学科的交叉性应用
它巨大的工程体量
超高的精度要求
和特殊的工作方式
带来了极大的困难
而且
FAST是完全暴露在野外环境下的
贵州又多雨多雾
所有的测量与控制系统
必须能适应各种气候变化
这都给最后的调试增加了难度
截止到现在
FAST每天可以工作20多个机时
每年观测时间稳定到7000个机时
可以说
FAST已经不仅仅是
世界最大、最灵敏的望远镜
还是一台真正“好用”的望远镜
“中国天眼”FAST对全球科学界开放
今年8月1日开始
将允许通过申请的外国科学家
分配使用FAST
这一举措秉承了我国
对外开放合作的科研态度
体现着一个努力维护
人类命运共同体的大国形象
FAST将更多地肩负起
帮助人类观测宇宙的责任
通过FAST对外有序开放合作
汇聚全世界科研工作者的智慧
让大家集思广益
促进天文科学成果更多更好地产出
合抱之木，生于毫末
九层之台，起于累土
千里之行，始于足下
一个当初没有多少人看好的梦想
最终成为一个国家的骄傲
成为受世人瞩目的超级工程
欢迎世界各地的天文学家来中国
一起发现宇宙的奥秘
《与世界说》节目
每周四中午12点
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我们不见不散~
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