点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:观天巨眼FAST:让中国射电天文领先世界二十年
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

观天巨眼FAST:让中国射电天文领先世界二十年

来源:科技日报2021-05-26 13:19

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  紧闭的电动门,挡住了去路,“正在观测”的警示牌格外醒目。这是贵州平塘大窝凼——“中国天眼”所在地。

  谁能想到,20多年前,这里还是一个人迹罕至的地方。而今,大山环抱之下,一个“观天巨眼”静卧在大窝凼里,仰望苍穹,以“一眼千年”的神技独步世界。

  “中国天眼”的学名是500米口径射电望远镜(FAST),其发射面积相当于30个标准足球场那么大。如果在里面倒满矿泉水,全世界70亿人平均每人可分4瓶。

  作为目前世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜,它将让中国在射电天文领域领先世界20年。从跟跑到领跑,这背后,是中国不断崛起的科技力量。

  造“锅”:历时22年建成观天巨眼

  意大利天文学家伽利略首次发明了望远镜,把宇宙拉近到人类面前。射电天文学则让人认识到另外一个全新的世界,一个不能由人的感官所感受的全新世界。

  20世纪30年代,射电天文学兴起。继美国工程师央斯基发现了发射自银河系中心的无线电波后,美国科学家格罗特·雷伯在自家后院架起专门的天线,用以探测来自天空的射电,被星际尘埃遮蔽的广阔太空世界,第一次为人们所认识。而后,类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射这四大天文发现,让射电天文学迅速崛起。

  不过,射电天文学与其他学科的重大不同之处,就在于它是以观测为基础的学科。观测直接依赖于技术,射电望远镜口径越大,观测的灵敏度就越高。

  1993年,在日本东京召开的国际无线电科学联盟大会上,与会科学家提出,要在全球电波环境恶化到不可收拾之前,建造新一代射电“大望远镜”。时任中国科学院北京天文台副台长的南仁东坐不住了,他向同事提出:“我们也建一个吧!”

  南仁东所设想的,是一个500米口径的超级射电望远镜。但是,当时世界上最大的射电望远镜——阿雷西博射电望远镜,口径也才305米。相比之下,当时中国最大的射电望远镜口径不到30米,不管是技术还是设备都非常薄弱。

  在很多人看来,南仁东的想法简直是天方夜谭。但他并非一时头脑发热。多年来,在观测上依赖外国射电望远镜窘境,让他太想拥有属于中国自己的超级望远镜。

  选址、论证、立项、建设,哪一步都不容易。

  为了给“大望远镜”安家,科学家们通过卫星遥感把贵州喀斯特山区翻了个遍。南仁东从200多张遥感图像里,挑选出所有接近圆形的洼地,然后闷着头钻进贵州的大山里,最终将目标锁定在了贵州平塘的大窝凼里。从1994年启动选址,至此已经过去了12年。

  “中国天眼”的建设,是一个史无前例的超级大工程,涉及天文学、力学、机械工程和岩土工程等各个领域,每一个领域几乎都是开创性的工作,国际上没有成熟的经验可以借鉴,南仁东带领他的团队一步一个脚印,终究踏平坎坷成大道。

  2016年9月25日,“中国天眼”建成。

  坚守:科研“铁军”托举大国重器

  2017年10月,中国科学院国家天文台对外公布,“中国天眼”发现2颗新脉冲星,距离地球分别约4100光年和1.6万光年。

  这是我国射电望远镜首次发现脉冲星,距“天眼之父”南仁东病逝不到1个月。南仁东真正走进大家视野,是他去世前在央视那一次,他用孱弱沙哑的声音缓缓说出那一句:“FAST是全世界最先进、灵敏的射电望远镜,将探索宇宙百亿光年的微弱信号。”

  为了铸就这口“大锅”,南仁东耗尽了一生心血。最终,“中国天眼”开了“眼”,他却永远闭上了双眼。但是,他为中国射电天文学开启了一个10年至20年的“黄金期”。

  令人欣慰的是,无论是在调试期间,还是正式投入运行,“中国天眼”的表现没有让人失望。

  截至目前,“中国天眼”已发现脉冲星逾370颗,并在快速射电暴等研究领域取得系列重大突破,是当之无愧的“世界第一”。

  FAST中心常务副主任、总工程师姜鹏说,“中国天眼”背后,是一支托举起大国重器的科研“铁军”,面对恶劣的自然环境和零起步的科研项目,FAST团队20多年如一日,默默坚守,攻坚克难。

  2008年,潘高峰博士毕业后加入FAST团队,他说,13年风风雨雨一路走来,经常能遇到“山穷水尽疑无路”的绝境,也能享受到“柳暗花明又一村”的喜悦。现为FAST中心综合管理部主任的潘高峰,先后完成FAST馈源支撑六塔选址、大跨度柔性六索并联机器人研制建设、动光缆研制等任务。

  清华学子姚蕊攻读研究生阶段便进入FAST项目组,如今已成长为FAST中心机械组组长。在FAST建设期间,她探索解决FAST馈源舱超重问题的创新方法,最终摒弃多年圆柱体形状的设计方案,创造性研制了现在的“钻石三角形”馈源舱。

  从姜鹏开始,孙京海、甘恒谦、于东骏、钱磊……几乎每个人都有说不完的故事。

  在大窝凼里,和南仁东一样的这群百人科研“铁军”,默默守护着“中国天眼”。

  开放:“中国天眼”让人类看得更远

  曾经“世界第一”的美国阿雷西博望远镜发生坍塌之后,“中国天眼”便成了如今全球唯一的超大型射电望远镜。正因为卓越的综合性能,“中国天眼”对于天文观测和天文研究的重要性不言而喻,这也使得世界各国的科学家纷纷想要借助“中国天眼”开展研究。

  2021年3月31日起,“中国天眼”面向全球开放,各国科学家均可提出申请,经审核后可使用“中国天眼”开展观测和研究。虽然射电天文学的初衷就是为让人类看得更远,但是,“中国天眼”是我国自主研制的先进大型天文观测设备,国际上并没有任何一个硬性规定要求中国与全世界共享。因此,中国的这一举动,堪称国际科技界的一股清流。

  姜鹏透露,目前,来自国内外的天文学家申请观测非常踊跃,不过“中国天眼”今年将只对外开放10%的观测时间。“申请观测的方向,基本覆盖了中低频射电望远镜的前沿科学问题。”

  观测时长是科学产出的重要保障,让姜鹏欣慰的是,“中国天眼”运行情况稳定,每天可以保证20个小时左右的观测时长,每年大概可以运行7000个机时,去除维护和测试时间,正常观测时间应该不少于5000个机时。

  “我们不只是做世界最大——要做最大很容易,满地铺,总能铺出世界最大,但如果要做成好用的望远镜,就是不同难度级别的挑战。”姜鹏说,在调试期间,FAST团队就已经把建设时遗留的一些问题解决了。目前,针对超级数据的传输和储存问题,因中国科学院有稳定的经费支持,也已经得到了妥善解决。“‘中国天眼’一年产生的数据大约在15PB左右,每秒钟产生2GB,后者的数据量和下载一部电影相当。”

  目前,“中国天眼”已经启动了脉冲星测时阵列、漂移扫描多科学目标巡天等5个重大和优先项目。外界预测,未来3至5年,“中国天眼”的高灵敏度将有可能使其在低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子等前沿方向取得突破。

  姜鹏说,“中国天眼”发现这么多脉冲星,需要做大量的后随观测,这给FAST团队带来很大的挑战,希望中国正在规划打造的其他大型望远镜能尽快建成。

  脉冲星就是旋转的中子星,因不断地发出电磁脉冲信号而得名。从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒脉冲星,将来有望应用于星际导航。

  有一种说法,5年后,“中国天眼”观测到的脉冲星有望达到1000颗,有可能定位并识别出银河系外的第一颗脉冲星。对此,姜鹏表示,“中国天眼”如果发现河外脉冲星特别是黑洞双星系统的话,将可能是诺贝尔奖级别的成果。不过,“中国天眼”只是给科学家提供一种可能性,重大成果的产出,有时候还需要一些运气。

  姜鹏说,FAST团队将转换心态与角色定位,由过去的建设、调试、运维更多转变为服务,建立公平观测机制,努力为全球科学家提供良好服务。“未来的舞台中心一定属于科学家,我们甘当绿叶,陪衬他们的光辉。”他说。(何星辉 周泓汛 张 华)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 倒计时2天!人工智能安全治理分论坛即将举行

独家策划

推荐阅读
走进展区,多款新潮文创让人爱不释手;戴上设备,苏轼笔下的诗词世界任人遨游;指尖轻点,三千年前的青铜器“触手可及”……一系列新产品、新服务、新场景在2025年中国国际服务贸易交易会文旅服务专题亮相,漫步其中,处处感受到科技与创意奔涌、文化和旅游融合的无限活力。
2025-09-15 09:54
在2025年中国国际服务贸易交易会上,一批品类丰富、兼具趣味与文化内涵的文创精品成为展会现场的“人气王”,引爆观展热潮。
2025-09-15 09:54
最大网络基础设施的建成有助于我国突破关键技术的“卡脖子”困境,形成自主可控的核心技术优势,建立起数字经济产业的第二创新生态。 (作者:戎 珂,系清华大学社会科学学院经济学研究所所长、长聘教授;田晓轩,系清华大学社会科学学院经济学研究所博士研究生)
2025-09-15 09:53
今年暑期,工厂游火爆出圈。参观名额秒空、门票收入可观、社交平台相关笔记有10多万条,工厂游俨然成了文旅界新宠。 工厂游等新型旅游业态,实现了工业与文旅的跨界融合,也为文旅经济的发展提供了新增长点。
2025-09-15 09:52
深夜,河南焦作多氟多新材料股份有限公司的实验室依旧灯火通明,总工程师闫春生还在带着团队忙碌。 2006年,多氟多打响了由传统氟化工向精细氟化工、新能源材料转型的战役,闫春生临危受命加入六氟磷酸锂研发团队。
2025-09-15 09:51
2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。
2025-09-12 10:08
汽车排放被认为是气候变化的“元凶”之一,但学术界一直缺乏对城市道路碳排放进行精准刻画的工具。”借助全景AI模型,可实现二氧化碳排放源的精准提取,模型的平均精度超过93%、平均误差低于1.3ppm(ppm为百万分比浓度)。
2025-09-12 10:01
习近平总书记指出:“要把握人工智能发展趋势和规律,加紧制定完善相关法律法规、政策制度、应用规范、伦理准则,构建技术监测、风险预警、应急响应体系,确保人工智能安全、可靠、可控。人工智能系统的可靠性不能停留在统计意义上的“高概率正确”,而应追求在复杂、开放、动态环境下的“高置信可靠”。
2025-09-12 10:01
10日,2025世界顶尖科学家协会奖(以下简称“顶科协奖”)获奖者名单在上海公布。顶科协奖是2021年在上海发起创设、由红杉中国独家提供永久资金支持的面向全球科学家评选的科学大奖。
2025-09-12 09:59
全球规模最大恐龙蛋化石群——湖北十堰青龙山恐龙蛋化石群的埋藏时代,首次被科学家认定为距今约8600万年。专家考证,这是迄今全球分布最集中、规模最大、埋藏最好、原地出露最多、原址保存最好的恐龙蛋化石群。
2025-09-12 09:58
9月10日上午,在马来西亚吉隆坡召开的国际灌排委员会第七十六届国际执行理事会会议上,2025年(第十二批)世界灌溉工程遗产名录正式公布,我国申报的云南元阳哈尼梯田、江苏句容赤山湖灌溉工程、四川彭州湔江堰、北京门头沟永定河古渠灌溉工程全部成功入选。
2025-09-11 10:18
“十四五”以来,我们牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,全力当好自然资源“大管家”和美丽中国“守护者”,全面完成了“十四五”规划的目标任务,有效支撑了经济社会的高质量发展。
2025-09-11 09:57
未来,城市的画卷上,AI、物联网与大数据等现代科技将继续深化推广,但唯有始终以人的尺度丈量技术,以人文的关怀驾驭创新,方能使城市永葆文气的深度、人气的热度与烟火气的温度,让每座城市都在科技的守护中,找到生生不息的发展动能。
2025-09-11 09:52
北京大学的科研团队与合作者联合开发出一种全新的“高维超分辨成像”技术,成功实现了对活细胞内15种细胞器的同时成像与精准识别,为细胞生物学研究打开了一扇全新的大门。
2025-09-11 09:43
要为“年纪尚小”的新职业破解“成长的烦恼”,不仅要完善新职业的职业标准和评价规范,还要有能跟上步伐的教育培训和职业培训,为新职业从业者提供支持政策,提升社会保障水平,以更好的保障制度、更强的身份认同感、更完善的培养体系为新职业就业者提供更广阔、更精彩的发展舞台,让他们在与时代“同频共振”的岗位上实现人生价值,也为创新创造的活力涌动持续贡献力量。
2025-09-11 09:39
宋美珍是中国农科院西部农业研究中心的棉花研究专家。2012年起,她和团队将目光瞄准新疆的棉花种植,成为当地棉花研究的一支重要技术力量。
2025-09-10 10:09
“十四五”以来,我国制造业增加值每年均超过30万亿元,总体规模稳居全球制造业首位。这份沉甸甸的成绩单,印证着推动新型工业化取得的新进展新成效。
2025-09-10 09:47
9月9日,2025年中国国际服务贸易交易会开幕前夕,记者跟随首钢媒体探营团,走进北京首钢园,提前探访服贸会的精彩内容。
2025-09-10 09:40
9日10时,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭,成功将遥感四十五号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2025-09-10 09:39
光明日报北京9月9日电 记者李春剑从市场监管总局了解到,自2021年全国机器人标委会成立以来,我国已发布机器人领域国家标准126项,另有41项正在研制。近日,世界机器人大会和世界人形机器人运动会火爆“出圈”,相关产业发展引起各方热议。
2025-09-10 09:36
加载更多