中國(guó)天眼：在射電天文領(lǐng)域領(lǐng)先世界20年
“十三五”成就巡禮
本報(bào)記者 何星輝
是什么，讓中國(guó)在射電天文領(lǐng)域從遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后到領(lǐng)先世界20年？是中國(guó)天眼。坐落在貴州省平塘縣大窩凼，是目前世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，一個(gè)妥妥的大國(guó)重器。
最遠(yuǎn)能探測(cè)137億光年之外，靈敏度比德國(guó)高10倍，比美國(guó)高3倍，甚至“你在月球上打電話，這里能聽得清清楚楚”。為了鑄就這口“大鍋”，天文學(xué)家南仁東耗盡了一生心血。最終，中國(guó)天眼開了“眼”，他卻永遠(yuǎn)閉上了眼。
令人欣慰的是，無(wú)論是在調(diào)試期間，還是正式投入運(yùn)行，中國(guó)天眼的表現(xiàn)沒(méi)有讓人失望。而今，越來(lái)越多的科學(xué)家接力呵護(hù)中國(guó)天眼，讓其表現(xiàn)越來(lái)越亮眼。
一個(gè)人和他的22年
“別人都有自己的大設(shè)備，我們沒(méi)有，我挺想試一試。”南仁東說(shuō)這話的時(shí)候是1993年。那一年，中國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡的口徑只有25米，而早在1963年，美國(guó)就已經(jīng)擁有350米口徑的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡。
抱著這個(gè)樸素的念頭，從1994年開始，南仁東和他的團(tuán)隊(duì)踏上了漫漫征程。他們要建造的，是一個(gè)世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡。
這在當(dāng)時(shí)，被認(rèn)為是一項(xiàng)不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。從選址開始，就像打怪升級(jí)一般，南仁東克服了一個(gè)又一個(gè)的困難。最終，在貴州平塘，南仁東找到了一個(gè)地球上獨(dú)一無(wú)二、最適合建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡的臺(tái)址。
這是從全國(guó)成千上萬(wàn)個(gè)候選洼地里挑選出來(lái)的，可謂萬(wàn)里挑一。光選址和研究，南仁東就花了13年的時(shí)間。
選址難，立項(xiàng)難，建設(shè)難上加難。南仁東和團(tuán)隊(duì)解決了一個(gè)又一個(gè)的難題，而這些難題在全世界幾乎都沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只能埋頭開展技術(shù)攻關(guān)。
“如果沒(méi)成功，我怎么交代？欠了國(guó)家的、鄉(xiāng)親的，我有退路嗎？”沒(méi)有退路的南仁東，把心思全放在了中國(guó)天眼的建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，他親力親為，耗盡心血。
2016年9月25日，中國(guó)天眼建成。南仁東用自己人生中的22年，鑄就了一個(gè)大國(guó)重器。2017年9月15日，他卻永遠(yuǎn)閉上了雙眼。真是“古有十年磨一劍，今有廿載鑄天眼”。
224顆脈沖星和5000個(gè)工作機(jī)時(shí)
進(jìn)入調(diào)試期后，中國(guó)天眼表現(xiàn)令人驚艷。
一般情況下，國(guó)際上傳統(tǒng)大型射電望遠(yuǎn)鏡的調(diào)試周期不少于4年，但中國(guó)天眼提前完成了調(diào)試任務(wù)，整體性能穩(wěn)定可靠，并在調(diào)試階段取得了一批有價(jià)值的科學(xué)成果。其中，探測(cè)到146顆優(yōu)質(zhì)的脈沖星候選體（102顆得到認(rèn)證），實(shí)現(xiàn)了目前國(guó)際最高精度的脈沖星測(cè)時(shí)觀測(cè)，并找到一例新的重復(fù)性快速射電暴，這些成果為利用脈沖星計(jì)時(shí)陣探測(cè)低頻引力波提供了重要條件。同時(shí)，中國(guó)天眼還實(shí)現(xiàn)了偏振校準(zhǔn)，并利用創(chuàng)新方法探測(cè)到銀河系星際磁場(chǎng)。
正因?yàn)橹饕阅苤笜?biāo)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，今年1月份，中國(guó)天眼通過(guò)了國(guó)家驗(yàn)收，正式投入運(yùn)行。
不過(guò)，在正式投入運(yùn)行不久，中國(guó)天眼即遭遇疫情沖擊。為了確保中國(guó)天眼觀測(cè)不停擺，運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)制定觀測(cè)計(jì)劃，20多名科研人員堅(jiān)守在觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，克服了疫情帶來(lái)的種種不便，有的一待就是兩個(gè)月。這期間，中國(guó)天眼完成觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)達(dá)1000多小時(shí)，多項(xiàng)觀測(cè)任務(wù)提前完成。
“它超出了我的預(yù)期，現(xiàn)在每天可以保證20個(gè)小時(shí)左右的觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)。”針對(duì)中國(guó)天眼正式運(yùn)行以來(lái)的情況，總工程師姜鵬表示，觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)是科學(xué)產(chǎn)出的重要保障，原以為要達(dá)到5000個(gè)工作機(jī)時(shí)的話，至少需要3至5年，沒(méi)想到今年就做到了。“這需要很好的可靠性。”
截至9月中旬，中國(guó)天眼發(fā)現(xiàn)的脈沖星已達(dá)224顆。在探測(cè)脈沖星領(lǐng)域，中國(guó)天眼已經(jīng)達(dá)到國(guó)際上的絕對(duì)一流水平。
目前，中國(guó)天眼已經(jīng)啟動(dòng)了脈沖星測(cè)時(shí)陣列、漂移掃描多科學(xué)目標(biāo)巡天等5個(gè)重大和優(yōu)先項(xiàng)目。未來(lái)3至5年，中國(guó)天眼的高靈敏度將有可能在低頻引力波探測(cè)、快速射電暴起源、星際分子等前沿方向取得突破。