“中國天眼”工程團隊背后,
蘊藏著四代工程師與科學家的故事。
1月19日上午,“國家工程師獎”表彰大會在人民大會堂舉行,50個團隊被授予“國家卓越工程師團隊”稱號,“中國天眼”工程團隊名列其中。這一團隊背后,蘊藏著四代工程師與科學家的故事。
千百年來,人類主要通過兩種方式探測宇宙:一種是可見光,用來觀測可見光的就是光學望遠鏡;另一種則是無線電,上世紀30年代,無線電工程師意外發現來自銀河系中心的信號,后有了射電望遠鏡。
“中國天眼”正是射電望遠鏡,是全球射電天文學的重器。
·“中國天眼”。
“發射面積相當于30個標準足球場的大小,如果倒滿礦泉水,全世界70億人平均每人可以分到4瓶。”中國天眼總工程師姜鵬說。
2021年,在貴州黔南布依族苗族自治州平塘縣的深山里,環球人物記者曾跟隨姜鵬等人的腳步,追尋中國天眼30年的歷程。
世上只剩中國這只“天眼”
到達“中國天眼”并不容易。記者從貴陽市一路向南,進入盤山公路,眼前有至少五重大山,奇形怪狀,兩個小時后到克度鎮一個名為“大窩凼(音同蕩)”的小村寨。
這是個被大自然擁抱的地方。大家開玩笑說:“外面的人進不來,里面的人出不去。”
這天,“天眼”正在運行,方圓5公里內沒有信號,為避免電磁波干擾,前往“大鍋”的人不許攜帶任何電子設備。
記者登上二三十米高的“鍋沿”,行走在鏤空的圈梁上,往下一看,是成片的草和樹,仿佛懸在高空中。姜鵬介紹:“‘中國天眼’的特殊性,首先體現在‘視網膜’和‘瞳孔’上。”
·姜鵬(左)正在與團隊人員交流。圖源:新華社。
“視網膜”指的是鍋面,用來收集天文信號。它由4450塊主動反射面拼成,可以按需求變成球面或拋物面,是世界首創的技術。
彼時,“瞳孔”正在運行,懸在鍋面上方,它的學名是“饋源艙”,用來放置接收宇宙外信號的裝置,重達30噸。
記者走到“天眼”背后,看到近萬根鋼索和索網,如果說反射面板是“視網膜”,那這些便是“視神經”。
·“中國天眼”正在建設中。
這就是索網工程,是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特別的索網工程結構,姜鵬正是索網工程的負責人。
“中國天眼”的設計沒有先例可循,當時就出現“索疲勞”這個技術難題:要支撐“大鍋”,索網的“承受疲勞應力”應是傳統鋼索的至少兩倍。
姜鵬畢業于中科院力學研究所,專攻固體力學。他認為,力學在“中國天眼”扮演極其重要的角色,而索網結構最重要的部分是工藝。
·姜鵬(后)正在與團隊人員交流。圖源:新華社。
要把好幾根鋼索扭在一起制成巨大鋼索支撐起來,容易產生磨損,姜鵬研制出特別的錨固技術,既讓不同鋼絲受力均勻,又能減少磨損,還有巨大受力,終于解決掉“中國天眼”建設以來最棘手的技術問題。
2017年,姜鵬被委以重任,成為調試組組長,全面主持望遠鏡調試工作,第二年成為總工程師。
2019年,據美國國家科學基金會披露,被譽為地球“兩大眼睛”之一的波多黎各阿雷西博射電望遠鏡塌了,將被廢棄——它直徑350米,曾是世界最大射電望遠鏡。
至此,世界上只剩下中國的這只“天眼”了。2020年,國家天文臺依托“中國天眼”發現的成果入選了《自然》和《科學》十大科學發現。
對姜鵬來說,“中國天眼”的意義還在于人類對于未知的好奇與探索。而這就要回到30年前的中國天文學界,回到我們上方那顆編號為79694的小行星……
“吹什么牛?把事兒干了再去說”
上世紀60年代,吉林理科狀元南仁東考入清華大學無線電系,后來到中科院讀博。改革開放之初,國家建設資金并不充足,更別提建設天文學。
南仁東要觀測天象,就要借用國外的天文望遠鏡。可那時,把磁帶寄到國外,萬一觀測發生變化,來回糾正就要花好幾個月。
90年代初,國際無線電科學聯盟大會在日本召開,科學家提出要建設新一代射電望遠鏡。
“我們也建一個吧。”那時,已是中科院北京天文臺副臺長的南仁東提議道。為了爭口氣,“建造世上最大望遠鏡”成了他的畢生夢想。
·南仁東。
1994年,“天眼”概念被正式提出。
不過,這樣一口“大鍋”要建在哪里?選址成了第一代“天眼”工作者最重要的任務。
南仁東從8000多幅遙感衛星圖中選出300多個洼坑,再將范圍縮小至幾十個,花了10多年才鎖定了大窩凼:
群山是自然屏障,阻擋電磁波,避免干擾;中間是天然洼地,像大灶臺,能安放“大鍋”;這里是喀斯特地貌,能自然排水,雨水不會積在“鍋底”造成腐蝕;地質也非常穩定,幾乎沒發生過大型地震。
選址期間,“天眼”迎來了第二代工作者,比如生于1961年的王啟明。他是原“天眼”總工藝師,也是姜鵬的老領導。
王啟明記得當時沒有路,他和南仁東開著皮卡車,下了車,用鐮刀砍草才能往前走幾步;蟒蛇爬過來,就掄起木棍子揮幾下趕走它;20厘米長的蜈蚣爬到身上,得猛跳幾下才能把它甩開……
就是在這樣的歷史背景下,南仁東奠定了“天眼”團隊今后幾十年的作風。
“如果你在網上搜索FAST或‘天眼’,會發現在2015年以前,幾乎沒有什么報道。”王啟明向記者回憶。
長期以來,南仁東規定:不能宣傳。即便是國際頂級科學期刊《自然》雜志請團隊寫文章,他也攔下了:“除非是發表成果,否則一律不準對外宣傳。吹什么牛?把事兒干了再去說。不要總說yes,要學會說no,老外才會平等看待你。”
·南仁東。
一直到2016年落成啟動,人們才逐漸知道“天眼”。
姜鵬是在2009年正式加入“天眼”團隊的,是第三代工作者,后來成為南仁東的助理,常跟著他去各地做實驗。
一次,姜鵬解決了個大難題,興奮地說:“我太高興了!”沒想到,他當即被南仁東潑了冷水:“高興什么?你什么時候看到我開心過?我評上研究員也才高興了兩分鐘。”
南仁東很少笑,也從不表揚人。
2007年,“天眼”成為“十一五”重大科學工程,南仁東立刻辭掉全部講課業務,扎進大窩凼。“大鍋”建成后,70歲的他竟然繞著“鍋沿”小跑起來,露出了微笑。
可那時,南仁東已患肺癌,被查出來后,家人送他到郊區靜養。學生寬慰他說:“你可以好好休息一下了。”南仁東回答:“就像坐牢一樣。”
2017年夏天,“天眼”第一次發現脈沖星,南仁東病情卻突然惡化。平日,姜鵬常給南仁東發郵件報告工作進展,也順便談談難題和困惑,一次南仁東回復:“等大家都開心的時候,我們好好聊聊。”
·南仁東(中)和姜鵬(左)。
后來兩人事務繁忙,談心就擱置了。結果,9月16日一早,姜鵬得知南仁東離世。“我好像再也沒有渠道可以和他聯系了。”姜鵬緩了緩,打開電腦,給南仁東回信:“老爺子,我們還有機會聊聊嗎?”
2018年后,為紀念南仁東,國家天文臺將國際永久編號79694的小行星命名為“南仁東星”。
此后,“天眼”進入新的發展階段,南仁東那股“先把事情干了”的務實作風和精神遺產也有了新的傳承方式。
“連睡覺都在想怎么解決問題”
2018年,姜鵬接棒南仁東,成為總工程師。那幾年,“天眼”已基本穩定,也陸續招進了第四代工作者。
“80后”孫純是團隊少有的女性工程師。她是貴州大學和國家天文臺聯合培養的碩士,專攻天文技術和反射面控制,畢業后入職國家天文臺,參與觀測計劃,為用戶排觀測時間表。
·孫純。
用戶是指有觀測星體需求的人,比如天文學家,而每個星體有特定的升降時間段。“天眼”一天運作24小時,孫純就要為每位用戶排觀測時間,“就像排課表,充分合理利用每個時間段,保證用戶都能觀測他們想看的星體”。
在孫純看來,前輩們把“天眼”建起來,而第四代工作者則負責把它維護好,“我要反復和用戶溝通協調,這要有非常大的耐心,尤其不能出錯,排計劃如果有一點差錯會直接影響后面的每個計劃”。
在姜鵬的觀念里,管理就是服務。這與“天眼”的工作性質有關。
“‘天眼’團隊的一個特點是長周期圍著一個事情轉,至少一半人跟這個項目走過了10年。一輩子只干一件事,我覺得挺好。咱們國家有這么多人才,每個人做好分內的事,還愁國家不富強嗎?”
“天眼”團隊穩定了,而姜鵬從技術專家轉變為管理者,承擔和面臨著新的壓力。當接到考核、填表等任務時,姜鵬就擋下來。
“一會評優填表,一會趕個報告,他哪有心情做工程?做工程就是連睡覺都在想怎么解決難題。其他方面,你不要太打擾他。但交活時間要商量好,到點了他不找我,我一定找他,沒完成肯定劈頭蓋臉地批評。”姜鵬笑道。
·姜鵬。
來到大窩凼,記者一直有個疑問:這樣一座隱沒在深山的大國重器,對普通百姓會產生怎樣的影響?這些影響又是如何在代際間傳承?
其實,建設“天眼”更加本質的影響是對未知的探索。
1998年出生的張鄉龍是平塘縣人,如今在“天眼”實習。小時候,他看《超時空接觸》,愛上了天文學。老家附近的黔南民族師范學院依托“天眼”成立天文專業,他以第一志愿考上,花一年多做了臺小型射電望遠鏡,拿它接收到了銀河信號。
·“中國天眼”。
“這么小的望遠鏡就要花這么多功夫,可以想見‘天眼’有多不容易。”實習時,他輔助工程師安排觀測計劃,“每次輔助排表,我就會想,宇宙的秘密可能就要被發現了!”
事實上,圍繞著“天眼”產生了很多人才培養計劃,比如貴州師范大學成立的“南仁東班”,姜鵬是校外導師之一。
一次姜鵬去講學,“00后”大一新生劉朔鈺聽他講“大鍋”,很感興趣,課后問他:“我能不能去天眼學習?”“行啊!”小劉就這樣進入團隊學習。在那里,他收獲了精神上的淬煉。
“‘’天眼’是一種更深層次的‘美’,任何人沉下心去了解,都會愛上它。”姜鵬說。
·“中國天眼”。
監 制: 張建魁
主 編: 許陳靜
編 審: 蘇 睿
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