FAST：中國「天眼」，人類之傲！
作者：盧從正
據媒體報導，12月1日，美國國家科學基金會（NSF）確認，被譽為地球「兩大眼睛」之一的美國阿雷西博射電望遠鏡，因懸掛的500噸重的接收設備平臺墜落，砸毀了反射盤表面，已不能使用。這意味著，全世界太空探秘領域，將只能依靠中國「天眼」--500米口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST）。我讀罷新聞，回想我夏天的中國「天眼」之行，心潮澎湃，感慨良多！
今年8月12日傍晚，我和家人及朋友一行自駕約1000公裡，慕名來到貴州黔南布依族苗族自治州平塘縣「天文小鎮」。這是個新建的現代化城鎮，柏油馬路四通八達，移民樓棟井然有序，造型時尚的酒店陽臺配置了天文望遠鏡。天文體驗館、展覽館更是高大氣派。最具特色的是一條長約100米的LED電子屏走廊，懸在頭頂20米高處，不停地變幻各種天文影像，走廊盡頭是造型獨特、光彩奪目約50米高的燈塔，新穎時尚的建築，美輪美奐的場景，讓我們流連忘返。次早，我們冒著清涼的小雨，按規定寄存好手機、車鑰匙等所有電子物品，坐上景區擺渡車，在山間公路行駛半個小時，抵達「大窩凼」下車。我們爬上近千級蜿蜒曲折的木質臺階，站在山頂高大寬敞的觀景樓臺，居高遠眺，在層巒疊嶂的群山環抱中的中國「天眼」-——500米口徑球面射電望遠鏡，就盡收眼底。它宛如綠色海洋中的一口銀灰色的「大鍋」，面積25萬平方米，相當於30個標準足球場大。平放在離地4米高、周長1500米的圓形鋼質基座上，周邊6個巨型銀色鋼塔用6條400米長柔性鋼索懸吊起30噸重的饋源艙，可在「鍋」的上空自控移位200米，可接收來自百億光年外太空的射電（指一種比紅外線頻率更低的電磁波）信號。聽了導遊的激情講解，我們初步了解了中國「天眼」的前世今生。這是祖國獨領風騷的偉大科技創舉！這是世界獨一無二的恢弘建築!讓我們心靈震撼，熱淚盈眶！回到小鎮後，我們又參觀了天文體驗館，瀏覽了世界射電望遠鏡發明發展簡史，見到了中國「天眼」的模型，了解了FAST領先世界的功能特質，記住了中國科學家和建設者20多年艱苦奮鬥、勇攀科學之巔的坎坷歷程，觀看了反映宇宙天體演變的360度球幕電影，學到了一些天文學及其太空方面的科普知識。
浩瀚星空、廣袤宇宙，自古以來寄託著人類探尋太空的科學夢想。1993年，參加日本京都國際無線電聯合會的中美俄日等10國天文學家共同倡議建設新一代大射電望遠鏡（上世紀60年代德美等國建成了第一代大射電望遠鏡），以實現探秘宇宙初始結構及形成、演化的科學目標。1994年，我國著名天文學家南仁東等人提出了「中國方案」。1995年11月，北京天文臺聯合國內20多所大學和科研機構，組建了南仁東任主任的「大射電望遠鏡」中國推進委員會。經過12年的科學調研論證，2007年在貴州新建FAST這一「世紀工程」終獲國家批准立項。2011年開工建設，國家發揮「集中力量辦大事」的制度優勢，召集了國內最傑出的科研團隊、最頂級的設計、建設單位、最優秀的製造廠家。近百位頂尖科學家、數千名科研人員、建築工人匯集攻關，傾力建造，2016年9月，投資6.67億元的 FAST建成。經過3年多的設備調試和試運行，2020年元月，FAST經國家驗收合格，正式投入運行。
中國「天眼」是擁有自主智慧財產權的國家重大科技基礎設施，標誌著我國前沿科學實現了重大原創突破！FAST是世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。能夠接收到137億光年以外太空的射電信號。與德國波恩105米口徑射電望遠鏡相比，FAST的靈敏度提高了約10倍；與美國阿雷西博305米口徑射電望遠鏡相比，FAST的綜合性能提高了約10倍。其綜合科技水平將領先世界20---30年。
「利用天然的喀斯特窪坑作為臺址，窪坑內鋪設4550塊單元組成冠狀主動反射面，採用輕型索拖動機構和並聯機器人實現接收機高精度定位」，是中國「天眼」的「三大技術創新」。FAST選址貴州平塘罕見人跡的深山喀斯特窪坑，貴州省立法保護，周邊30公裡內禁止電磁幹擾，方圓5公裡設為無線電「靜默區」，解決了抗無線電幹擾、暴雨排水滲水、地質災害等系列問題。反射面板和饋源是決定 FAST 探測威力和探測精度的核心要素。重2000噸、25萬平方米的4550塊鋁合金反射面板實現了毫米級「無縫對接」。最令人稱奇的是，通過 2000 多個液壓促動器自控伸縮，實現反射面板隨所觀測天體的移動而精確變位，把遙遠太空收集的射電信號，聚集在「藥片」大小的裝置裡。FAST採用光機電一體化創新設計，將饋源支撐結構系統自重降至 30 噸（僅為佔據全球「老大」寶座50年的美國阿雷西博射電望遠鏡系統重量的6%），既降低了造價，又提高了穩定性。
FAST由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端及觀測基地等五大部分構成。具有「四大應用價值」：一是尋找宇宙天體。科研人員可藉此窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質，測定黑洞質量。脈衝星是一種高速自轉的中子星天體，能周期性發射脈衝信號，像探照燈的光柱一樣有規律的掃向地球，可被射電望遠鏡接收。中國「天眼」迄今已發現新的脈衝星240顆，基於觀測數據發表的國際頂級論文40餘篇。FAST還可搜尋星外文明即「外星人」信息。二是滿足國家重大戰略需求。通過FAST已觀測到的脈衝星位置，將為我國發射的宇宙飛船等太空裝置導航定位。三是成為展示中國國際天文中心的形象窗口，我國11月宣布，中國「天眼」運行穩定可靠，已取得一系列重大科研成果，為發揮更大科學價值，從2021年起，FAST將面向全世界科學家開放使用，展現了中國運用高科技造福人類的寬大胸懷!四是助推貴州經濟社會繁榮。昔日默默無聞的窮鄉僻壤，業已成為國家愛國主義教育基地和天文學科普基地，變為國內外遊客心馳神往的旅遊勝景。
據介紹，FAST 研究涉及眾多高科技領域，如天線製造、高精度定位與測量、高品質無線電接收機、傳感器網絡及智能信息處理等。未來，FAST 關鍵技術成果還可應用於大尺度結構工程、公裡範圍高精度動態測量、大型工業機器人研製以及多波束雷達裝置等。在高精度地礦勘探方面，可以利用慣性組件與衛星導航融合技術，為重力測量提供高精度的位置和方位姿態基準；在海洋測繪中，採用慣性組件與聲吶等測量技術融合，實現海底測繪，為勘探區作業的機器設備建立高精度的時空和姿態基準。
FAST以無與倫比的科技高度，美輪美奐的夢幻造型享譽全球!FAST工程研究集體榮獲2017年度中國科技傑出成就獎和2018年度中國建設工程「魯班獎」。FAST是中國天文學、電子學、結構工程、設計、建築、製造等專業學、研、產、用高度融合，各領域高精尖科技集大成者，是中國工程、設計、製造能力領先於世界的集中體現! 是「中國智慧」卓越與中國綜合國力強大的標誌！
被譽為「天眼之父」的南仁東是FAST工程的首席科學家兼總工程師，「中國方案」的發起者和總設計師。為改變中國天文學研究遠遠落後於美德日的面貌（中國射電望遠鏡僅25米口徑），1994年，他毅然辭去高於國內薪酬300倍的日本國立天文臺客座教授職位，回國制定「中國方案」。他說：「人類之所以脫穎而出，，就因為有一種對未知的探索精神。」他矢志不渝的全身心築造「大國重器」，全面負責FAST選址、可行性研究、基礎設計、立項等，指導工程建設，主持攻克了索疲勞、動光纜等一系列重大技術難題，實現了FAST從跟蹤模仿到集成創新的歷史性跨越!僅僅選址，年逾半百的南仁東就帶人憑300幅衛星雲圖翻山越嶺，風餐露宿，喝天然渾水，吃自帶乾糧和方便麵， 10年來跑遍了雲貴地區100多個喀斯特窪地候選點。FAST浩大工程的宏觀把握到技術細節，他都親歷親為，了如指掌。2007年，已「長徵」 13年的FAST終獲國家立項。南仁東豪氣幹雲擬聯一幅：「北築鳥巢迎聖火，南修窩凼落星辰」，給FAST團隊鼓勁助威!此時他已年逾花甲，早已功成名就，本可頤養天年。可他義無反顧，吹響了FAST新徵程的進軍號角！從提出構想到開啟FAST探秘之旅22年中，他淡泊名利，鞠躬盡瘁，殫精竭慮，以命相搏。他自始至終奮戰在FAST工程第一線，將青絲熬成白髮，從壯年走入暮年，將理想與信仰化為舉世無雙的「人類慧眼」！他太累了！在 FAST建成的次年，積勞成疾、重病纏身的南仁東化著星辰與「天眼」作伴！享年72歲。他被中宣部追授「時代楷模」稱號、「2018-2019感動中國人物」。國際天文學聯合會以中國國家天文臺觀測發現的小行星（國際永久編號79694）命名為「南仁東星」，用這崇高的榮譽紀念他對國際天文學不朽的巨大貢獻！南仁東敢為人先的大無畏品格，纏綿深厚的家國情懷，孜孜以求的科學精神，以身許國的職業素養，靠智慧重拾民族自信的人格魅力，有如「兩彈一星」元勳鄧稼先、錢學森，「雜交水稻之父」袁隆平、「5G」科技創始人任正非等，是國之棟梁，時代楷模，民族脊梁！
以中國「天眼」、北鬥衛星、5G技術、高鐵等為代表的中國高科技、高端製造業已造福於人類。千百個「南仁東」式的中國科技領頭人脫穎而出，巨擘共擎，必將在偉大的新時代創造更多的科技奇蹟，為祖國繁榮富強、實現中華民族偉大復興提供強大動力！
作者簡介
盧從正，華容三封人氏，上世紀60年代初出生農家，曾長期在某央企供職，經濟師、高級政工師。現退職賦閒，偶爾作文，聊作消遣。
圖片：作者
（專輯持續更新，歡迎作者入駐）
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