南仁东和他的“中国天眼”,如何改变世界?
南仁东和他的“中国天眼”,如何改变世界?
“有一点瑕疵,都对不起国家!”这是“中国天眼”首席科学家南仁东经常挂在嘴边的一句话。这位被誉为“天眼之父”的科学家,用24年的坚守和奉献,带领团队在贵州大窝凼的深山里,建成了世界最大单口径射电望远镜——“中国天眼”(FAST)。
从构想到现实:24年的坚守
1993年,在日本东京举行的国际无线电科学联盟大会上,科学家们提出建造新一代射电望远镜。参会的南仁东坐不住了,一散会就冲进同事房间:“咱们国家也得建!”
这一建,就是24年。从选址到建设,南仁东带领团队克服了重重困难。他们翻山越岭,考察了391个备选洼地,最终选定了贵州平塘县的大窝凼。在建设过程中,南仁东事必躬亲,从钢结构计量测算到工程整体方向,每一个细节都要亲自确认。为了一个地铆项目的误差,他放下筷子就跑去工地;为了索网研发,他日夜奋战,经过700多天、近百次失败,终于化险为夷。
2016年9月25日,“中国天眼”正式落成启用。然而,就在这个传奇工程要完美收官时,南仁东却因病倒下,最终没能亲眼看到“天眼”取得的所有成果。但他的精神,却永远留在了这口“大锅”里。
世界之最:技术创新铸就国之重器
“中国天眼”究竟有多牛?这口直径500米的“大锅”,是目前世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜。它的反射面由4450块三角形面板组成,总面积相当于30个标准足球场。更令人惊叹的是,它能望穿百亿光年外的电磁信号,灵敏度是德国波恩100米望远镜的10倍,是美国阿雷西博350米望远镜的2.25倍。
“中国天眼”的创新设计令人称道。它采用了主动反射面技术,通过调整面板形成瞬时抛物面,极大提升了观测灵活性和覆盖范围。配备的19波束接收器,视野更广,数据采集效率更高。每天产生的原始数据高达500TB,需要强大的数据处理能力来筛选可能的信号。
科学发现:拓展人类认知边界
“中国天眼”不负众望,自2016年落成以来,已经取得了多项重大科学发现。截至2024年11月,它发现的新脉冲星数量已突破1000颗,超过同期国际其他望远镜发现总数的3倍。这些脉冲星中包括大量的毫秒脉冲星和脉冲星双星,丰富了脉冲星的种类和数量,对于理解脉冲星的形成和演化具有重要意义。
除了脉冲星,FAST还在快速射电暴、中性氢星系等领域取得重要发现。2022年,它观测到了宇宙极端爆炸起源的证据,这一发现发表在《科学》杂志上。同年,FAST还发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴FRB 20190520B,这一发现挑战了对快速射电暴色散分析的传统观点。
全球影响:为世界天文提供中国智慧
“中国天眼”不仅是中国的,更是世界的。2021年3月31日起,它正式向全球科学界开放,目前已帮助美国、荷兰、澳大利亚等15个国家的研究团队开展观测900余小时。英国天文学家拉夫尔·伊夫表示:“这意味着天文学家可以开展以前由于望远镜灵敏度不足而无法进行的实验。”
在建设阶段,“中国天眼”就向全球工程界贡献了大科学工程的中国经验和创新实践。其6根钢索控制的30吨馈源舱,可以在140米高空、206米的尺度范围内实时定位;超高耐疲劳钢索在200万次循环加载条件下可达500MPa应力幅,国际上尚无先例。
近期,中国科学院国家天文台自主研发的“中国天眼”核心零部件——低噪声放大器,将正式出口巴西,实现我国自主研发的射电望远镜核心部件首次出口海外。这一突破,标志着中国在射电天文技术领域已达到世界先进水平。
“中国天眼”不仅为我们提供了探测宇宙深处的强大工具,而且在基础科学研究中产生了深远影响。它帮助我们探索宇宙的起源、演化及其结构,为理解宇宙中的前沿科学问题提供了重要观测数据支持。同时,它也为国际科学界提供了一个重要平台,促进了国内外科学家的交流与合作。
正如中国科学院院士陈仙辉所说:“‘中国天眼’为世界天文提供了中国智慧,为人类极目宇宙贡献了中国力量。”