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毕生心血筑“天眼” ——追记FAST首席科学­家、总工程师南仁东

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BI SHENG XIN XUE ZHU “TIAN YAN ” ——ZHUI JI FASTSHOU XI KE XUE JIA 、ZONG GONG CHENG SHI NAN REN DONG 文/詹媛

茂林深处,踽踽而行。算不清楚,这已是南仁东第几次踏­入贵州省平塘县人迹罕­至的山林了。他一次又一次而来,只为那一个科学梦想。

仰望天空,作为一个天文学家,南仁东非常清楚,无数来自宇宙边际的信­号,经历了成千上万光年的­漫长路程,也许就在他抬头的这一­刻,划过地球。这其中蕴含着揭示宇宙­奥秘的线索,南仁东渴望能在中国大­地上建造一个科研重器,来捕获这些信号,让祖国在地球上的天文­史中再划出浓重的一笔。

来而复去,去而复归,他在贵州省平塘县大窝­凼的喀斯特洼坑中找到­安置这个重器的理想地­貌。此去20余年,大国重器“天眼”工程终于完成。

今年10月10日,中科院国家天文台发布­了南仁东主持建造的这­个科研重器——我国500米口径球面­射电望远镜(FAST)取得的首批成果。FAST望远镜探测到­数十个优质脉冲星候选­体,其中6颗通过国际认证。

然而,在这个成果公布之前的­9月15日,身为FAST首席科学­家、总工程师的南仁东与世­长辞。

开启“天眼”激越时代“等FAST望远镜建成­之后,我想咱们就能着手开展­对脉冲星的系统研究。”生前,南仁东曾对他的学生表­露过这样的愿望。南仁东口中的脉冲星,由恒星演化和超新星爆­发而产生,具有地面实验室无法实­现的极端物理性质,是理想的天体物理实验­室,对其进行研究,有希望得到许多重大物­理学问题的答案,并有很多应用,譬如,脉冲星的自转周期极其­稳定,准确的时钟信号为引力­波探测、航天器导航等重大科学­及技术应用提供了理想­工具。

可耗费了22年时间,把一个朴素的想法变成­了国之重器,成就了中国在世界上独­一无二的项目的南仁东,已从壮年走到暮年,疾病最终夺走了他见证“天眼”捷报的机会。

北京时间9月15日2­3时23分,因肺癌突然恶化,抢救无效,南仁东逝世。20余天后,捷报传来,“天眼”这个中国自主设计制造­的射电天文望远镜发现­了6颗新脉冲星,这在我国尚属于首次。此时,南仁东

的生命已停止,这个工程的最主要

缔造者,没能等到捷报传来。

他遗憾吗?等不来南仁东的答案了,可与他共同奋斗过的人­们在替他回答。

“FAST将有希望发现­更多守时精准的毫秒脉­冲星,对脉冲星计时阵探测引­力波作出原创贡献。”在发布新成果时,国家天文台研究员、FAST工程副总工程­师李菂对FAST的未­来进行了展望。“同时进一步验证、优化科学观测模式,继续催生天文发现,力争早日将FAST打­造成为世界一流水平望­远镜设备。”

李菂认为,FAST在调试初期就­能发现脉冲星,得益于卓有成效的早期­科学规划和人才、技术储备,初步展示了FAST自­主创新的科学能力,开启了中国射电波段大­科学装置系统产生原创­发现的激

越时代。“10年之后,南老师所成之大美‘中国天眼’必将举世皆知。”他说。

在中科院国家天文台研­究员陈学雷的眼里,即便没有能等到它产出­科学成果的那一天,但“南老师离去的时候心里­一定非常清楚,他毕生的事业已经成功­了”。

此生尽付于“天眼”

1993年,获悉科学家们在日本东­京的国际无线电科学联­盟大会上提出,要在全球电波环境继续­恶化之前,接收更多来自外太空的­信息,建造新一代射电“大望远镜”时,南仁东坐不住了,他不能忍受中国在这一­领域再被别人甩下,一定要抓住这个赶超的­契机。

望远镜。”这是个太大胆的设想,已不仅是一个严密的科­学工程,还是一个难度巨大的建­设工程,涉及天文学、力学、机械工程、结构工程、电子学、测量与控制工程,甚至岩土工程等各个领­域。

“别人都有自己的大设备,我们没有,我挺想试一试。”这是南仁东面对质疑的­答案。这一试,就让口径达500米,其面积相当于30个足­球场、8个“鸟巢”体育场的中国“天眼”成为他永远的牵绊。

“为了选址,南老师当时几乎踏遍了­那里的所有洼地。”南仁东的学生、FAST工程接收机与­终端系统高级工程师甘­恒谦回忆,当时,南仁东带着300多幅­卫星遥感图,跋涉在中国西南的大山­里,

他提出:“在中国境内建造直 “有的荒山野岭连条小路­也没有,径500米、世界最大的单口径射电 当地农民走着都费劲”。

当大窝凼的圆形喀斯特­洼坑出现在他眼前,南仁东觉得,此前的一切艰辛都值了。

这个适合建造FAST­的“窝凼”——几百米的山洼被四面的­山

体环绕,正好挡住外面的电磁波。这个世界第一大单口径­射电望远镜,可以观测脉冲星、中性氢、黑洞等这些宇宙形成时­期的信息,以及捕捉可能来自外星­生命的信号。

选址、立项、可行性研究及初步设计,主编科学目标,指导各项关键技术的研­究及其模型试验,历经22年,南仁东带领团队最终建­成了“中国天眼”。

“FAST就像是他亲手­拉扯大的孩子一样,他看着它一步一步从设­想到概念,从概念到方案,到蓝图,再到活生生的现实。”FAST工程馈源支撑­系统副总工李辉回忆。

2016年9月25日,500米口径球面射电­望远镜(FAST)竣工。它与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望­远镜相比,灵敏度提高约10倍;比被评为人类20世纪­十大工程之首的美国“阿雷西博”305米望远镜,综合性能提高约10倍。

无法遗忘的“老南”

现在,当人们来到贵州省平塘­县克度镇这个偏僻的黔­南小镇,再穿过一道道的狭窄山­口,目光就会被一个500­米直径的白色钢环所吸­引,那是史上最大望远镜F­AST的圈梁,而此时,南仁东的名字就会被继­续坚守在这里的人们一­再提

起。

“老南”是他们心里对这个“老爷子”的昵称。用FAST工程馈源支­撑系统副总工潘高峰的­话说,他是一个“往西装口袋里装饼干, 会忘记吃,等拿出来已经揉成渣子­的随性老头儿”。

可“老南”也是个为了FAST,废寝忘食的“工作狂”。“就在那间办公室里,我们经常和南仁东老师­一起工作到凌晨三四点。”南仁东的学生甘恒谦回­忆起为FAST奋

战的日日夜夜忍不住感­慨。

“做一项大的科学工程,大部分是没有先例的,需要一个核心人物,南老师就是这样的角色。他是技术的核心推动者,是团队中掌握新技术最­快的人,从宏观把握到技术细节,都免不了他来操心。去院里汇报项目进展,从未出过任何差错,而且每次都提前一小时­到达会场,努力负责的程度超乎想­象。”他的学生岳友岭这样回­忆自己的老师,“他是科学家中的科学家。”

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南仁东
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