
1月9日,工作人員對FAST反射面板進行檢修。 新華社記者 劉續(xù) 攝
目光如炬,摘星于百億光年之外
可能有人會問,既然“中國天眼”3年前落成啟用了,為什么今天才驗收呢?實際上,要實現(xiàn)科學家的各種觀測意圖,達成穩(wěn)定可靠的靈敏度,對望遠鏡來說并非易事。
從世界最大到世界最靈敏,正是“中國天眼”3年來一刻不停調(diào)試和試觀測的目標和成果。它的觀測范圍能企及河外星系甚至百億光年之外的宇宙邊緣。
靈敏度和分辨率是射電望遠鏡的兩大核心指標。由于星體距離地球十分遙遠,到達地球時能量微弱,靈敏度是科學家發(fā)現(xiàn)暗弱天體的能力,而要想進一步看清遙遠天體的真實面貌,就要依靠分辨率。
“靈敏度是最‘硬’的指標,基本由望遠鏡的口徑限定死了。相比之下,分辨率則可以通過多臺相對小的望遠鏡協(xié)同配合來提高。”國家天文臺副研究員錢磊介紹。
“開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡的新模式,突破了傳統(tǒng)望遠鏡的工程極限,采用全新設(shè)計方案、口徑更大的‘中國天眼’,比國外同類望遠鏡的調(diào)試期更短,遠超國際慣例和同行預期。”姜鵬說。
從下面的幾組數(shù)據(jù),我們可以窺見“中國天眼”的身形:

1月11日,專家學者對“中國天眼”進行考察(檢修期間拍攝)。 新華社記者 劉續(xù) 攝
大——反射面由4450個反射單元構(gòu)成,總面積為25萬平方米,相當于30個標準足球場那么大。如果把它看成是一口盛滿水的鍋,容量夠全世界每個人分到4瓶水。
巧——30噸的饋源艙通過6根鋼索控制,可以在140米高空、206米的尺度范圍內(nèi)實時定位。
強——能看見更遙遠暗弱的天體,它1分鐘就能發(fā)現(xiàn)的星體,即使把坐標提供給百米口徑的射電望遠鏡,對方也要9分鐘才能看見。
精——500米的尺度上測量角度精確到8角秒,10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米。
“但這些設(shè)計、性能和精度不是理所當然的。”姜鵬說,“天眼”的索網(wǎng)結(jié)構(gòu),是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要實現(xiàn)反射面變形,對抗疲勞性能的要求極高,現(xiàn)成的鋼索實驗中都斷了。如果這個材料和工藝層面的問題不解決,整個項目就要停滯。
回憶10年前的“索網(wǎng)攻關(guān)”,姜鵬記憶猶新:“我們進行了可能是有史以來最系統(tǒng)、最大規(guī)模的索疲勞試驗,經(jīng)過近百次失敗,終于研制出超高耐疲勞鋼索,在200萬次循環(huán)加載條件下可達500MPa應(yīng)力幅,國際上尚無先例。”
實際上,整個團隊各個子系統(tǒng)的研制過程,幾乎都是如履薄冰。從26年前以南仁東為代表的幾位科學家,發(fā)展到今天100人左右、平均年齡35歲、能獨立自主設(shè)計建造大型射電望遠鏡和同類天線的隊伍,前后4代科研工作者前赴后繼、扎根深山,不負當代天文學“弄潮兒”。
