“中國天眼”通過國家驗(yàn)收正式開放運(yùn)行
1月11日，當(dāng)被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡通過國家驗(yàn)收正式開放運(yùn)行，成為全球最大且最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，也意味著人類向宇宙未知地帶探索的眼力更加深邃，眼界更加開闊。
2顆，11顆，43顆，93顆，102顆……從2017年10月“中國天眼”首次發(fā)現(xiàn)2顆脈沖星，到11日召開的國家驗(yàn)收會(huì)上公布已發(fā)現(xiàn)102顆脈沖星，它兩年多來發(fā)現(xiàn)的脈沖星超過同期歐美多個(gè)脈沖星搜索團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)數(shù)量的總和。
大器晚成
問鼎射電望遠(yuǎn)鏡之巔
驗(yàn)收會(huì)上，中科院院士武向平等6位專家分別宣讀工藝驗(yàn)收、電波環(huán)境保護(hù)等驗(yàn)收意見，國家發(fā)改委高技術(shù)司副司長沈竹林宣布“中國天眼”各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于批復(fù)的驗(yàn)收指標(biāo)，主要性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，具備了開放運(yùn)行條件。
國家天文臺(tái)研究員、“中國天眼”總工程師姜鵬認(rèn)為，通過國家驗(yàn)收意味著“中國天眼”完成了工程師和科學(xué)家之間的交接棒，“火力全開”投入科學(xué)觀測(cè)，接下來兩三年內(nèi)將有一系列重要科學(xué)產(chǎn)出，同時(shí)進(jìn)一步穩(wěn)定望遠(yuǎn)鏡的性能。
“近代以來，中國天文學(xué)跟其他科學(xué)技術(shù)一樣，大大落后于率先完成工業(yè)革命的西方國家，很多先進(jìn)的儀器見都沒見過。”國家天文臺(tái)研究員韓金林說。
以王綬琯、南仁東等為代表的中國第一代、第二代天文學(xué)家，努力縮小中國與世界先進(jìn)水平的差距，擔(dān)起“趕潮兒”的責(zé)任。
從1994年開始選址和預(yù)研究，到2016年9月25日“中國天眼”落成啟用，南仁東率團(tuán)隊(duì)用20多年幫助中國實(shí)現(xiàn)了追趕——建成了世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡。
目光如炬
摘星于百億光年之外
既然“中國天眼”3年前落成啟用了，為什么今天才驗(yàn)收呢？從世界最大到世界最靈敏，正是“中國天眼”3年來一刻不停調(diào)試和試觀測(cè)的目標(biāo)和成果。
靈敏度和分辨率是射電望遠(yuǎn)鏡的兩大核心指標(biāo)。由于星體距離地球十分遙遠(yuǎn)，到達(dá)地球時(shí)能量微弱，靈敏度是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)暗弱天體的能力，而要想進(jìn)一步看清遙遠(yuǎn)天體的真實(shí)面貌，就要依靠分辨率。
“靈敏度是最‘硬’的指標(biāo)，基本由望遠(yuǎn)鏡的口徑限定死了。分辨率則可以通過多臺(tái)相對(duì)小的望遠(yuǎn)鏡協(xié)同配合來提高?！眹姨煳呐_(tái)副研究員錢磊介紹。
“開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式，突破了傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的工程極限，采用全新設(shè)計(jì)方案、口徑更大的‘中國天眼’，比國外同類望遠(yuǎn)鏡的調(diào)試期更短，遠(yuǎn)超國際慣例和同行預(yù)期?！苯i說。
姜鵬說，“天眼”的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要實(shí)現(xiàn)反射面變形，對(duì)抗疲勞性能的要求極高，現(xiàn)成的鋼索實(shí)驗(yàn)中都斷了。如果這個(gè)材料和工藝層面的問題不解決，整個(gè)項(xiàng)目就要停滯。
回憶10年前的“索網(wǎng)攻關(guān)”，姜鵬記憶猶新：“我們進(jìn)行了可能是有史以來最系統(tǒng)、最大規(guī)模的索疲勞試驗(yàn)，經(jīng)過近百次失敗，終于研制出超高耐疲勞鋼索?！?/p>
一眼當(dāng)先
大裝置牽引科技創(chuàng)新
北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所研究員李柯伽認(rèn)為，天文學(xué)乃至物理學(xué)都是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，前人的理論研究走在了前面，后人的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是關(guān)鍵，這就必須用到大科學(xué)裝置。
“天天摸著望遠(yuǎn)鏡做觀測(cè)的人，才能發(fā)現(xiàn)前沿的問題?！眹姨煳呐_(tái)研究員韓金林說，過去中國缺少大望遠(yuǎn)鏡設(shè)備，天文學(xué)家只能在某些領(lǐng)域從理論方面深挖，而現(xiàn)在則可以從觀測(cè)角度做出更多原創(chuàng)的、世界領(lǐng)先的成果。
從開工建設(shè)到國家驗(yàn)收的短短9年間，收獲滿滿：
發(fā)表論文300余篇，其中SCI收錄80篇，EI收錄76篇。獲得第一專利權(quán)人的授權(quán)專利69項(xiàng)，其中發(fā)明專利39項(xiàng)，實(shí)用新型專利30項(xiàng)；發(fā)現(xiàn)脈沖星優(yōu)質(zhì)候選體146顆，已證實(shí)發(fā)現(xiàn)的脈沖星102顆。與上海天文臺(tái)天馬望遠(yuǎn)鏡成功實(shí)現(xiàn)聯(lián)合觀測(cè)，在國際甚長基線干涉測(cè)量中發(fā)揮重要作用。
據(jù)國家天文臺(tái)原臺(tái)長、“中國天眼”工程經(jīng)理嚴(yán)俊介紹，在建設(shè)階段，“中國天眼”獲得了鋼結(jié)構(gòu)、自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)、機(jī)械工業(yè)等10余個(gè)領(lǐng)域的國家大獎(jiǎng)。
火眼金睛
向宇宙未知地帶探索
“通常認(rèn)為，宇宙中大約70%是暗能量，26%是暗物質(zhì)，不到4%是重子物質(zhì)，只有不到1%是人類能看見的發(fā)光物質(zhì)?！崩羁沦ふf，密度極高的脈沖星屬于重子物質(zhì)，而發(fā)光物質(zhì)只相當(dāng)于“一瓶可樂中的一滴水”。
多位天文學(xué)家認(rèn)為，至少在分米波波段射電天文學(xué)、脈沖星觀測(cè)研究領(lǐng)域，“中國天眼”很快就能世界領(lǐng)先。除了天文學(xué)觀測(cè)以及建造望遠(yuǎn)鏡帶動(dòng)的技術(shù)創(chuàng)新，它還將成為最精確的物理規(guī)律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
韓金林認(rèn)為，“中國天眼”目前發(fā)現(xiàn)這么多脈沖星不值得驚訝，它至少再新發(fā)現(xiàn)千余顆脈沖星，把人類能看見的脈沖星庫規(guī)模拓展50%，才算小有成就。
在調(diào)試期間，“中國天眼”已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了從未被其他望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的脈沖星現(xiàn)象。國家天文臺(tái)研究員李菂領(lǐng)銜的一個(gè)脈沖星研究結(jié)果，對(duì)經(jīng)典的“旋轉(zhuǎn)木馬”輻射模型提出了挑戰(zhàn)。再如費(fèi)米高能射電源，美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡搜索未果，而“中國天眼”一次探測(cè)成功。
姜鵬說，借助“中國天眼”超高的靈敏度，國家天文臺(tái)已經(jīng)將脈沖星的計(jì)時(shí)精度提升至世界原有水平的50倍左右，這將有可能使人類首次具備極低頻的納赫茲引力波的探測(cè)能力。
詳解“中國天眼”
大反射面由4450個(gè)反射單元構(gòu)成，總面積為25萬平方米，相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)那么大。如果把它看成是一口盛滿水的鍋，容量夠全世界每個(gè)人分到4瓶水。
巧30噸的饋源艙通過6根鋼索控制，可以在140米高空、206米的尺度范圍內(nèi)實(shí)時(shí)定位。
強(qiáng)能看見更遙遠(yuǎn)暗弱的天體，它1分鐘就能發(fā)現(xiàn)的星體，即使把坐標(biāo)提供給百米口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，對(duì)方也要9分鐘才能看見。
精500米的尺度上測(cè)量角度精確到8角秒，10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米。
?
