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

  • 湖北秭归屈原祠展陈焕新升级

  • 雪山下的足球课堂

独家策划

推荐阅读
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
如各大顶尖研究型高校一样,数学学科的全球竞争力需要长期稳定的支持,时间会证明数学研究和人才培养的后劲十足。
2026-06-18 10:24
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
深海水虱是一种生活在深海的巨型甲壳动物,在缺乏稳定食物供给的情况下可存活五年之久。深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏,如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。
2026-06-17 09:15
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
加载更多