洞穿未來的「超級天眼」

新華社貴陽６月７日電題：洞穿未來的「超級天眼」

新華社記者齊健

被譽為「天眼」的國家重大科技基礎設施５００米口徑球面射電望遠鏡２０１６年９月２５日落成啟用。經過８個多月的前期調試，近日啟動試觀測，進入邊觀測邊調試的關鍵階段。

國外可參考的大口徑望遠鏡，一般需要３年左右調試。「天眼」採用主動反射面板，控制參數更為複雜。中科院國家天文台的工作團隊晝夜無休，為的是在最短時間內完成調試，儘快發揮其科研能力。

古有十年磨一劍，今有二十年「鑄天眼」。「天眼」的研製和建設，飽含著中國人對探索宇宙新知的嚮往。它由中國天文學家於１９９４年提出構想，經過１３年預研究，２００７年７月立項，２０１１年３月開工，歷時５年半建設完成。關鍵技術無先例可循、關鍵材料急需攻關、核心技術遭遇封鎖……從預研到建成的２２年時間裡，我國老中青三代科技工作者克服了不可想像的困難。

２０１０年８月，在「天眼」工程開工前夕，團隊接到哈爾濱工業大學傳來的消息，前期做的所有索網實驗全都失敗了。「國內頂級的應用於斜拉橋上的鋼索，標準強度是２００兆帕、抗２００萬次彎曲，用在『天眼』實驗上都斷了。」饋源支撐系統總工程師孫才紅說，按設計要求，「天眼」需要強度為５００兆帕、抗２００萬次彎曲的鋼索，這意味著把材料工藝提高到國標水平的２．５倍。

當時負責索網疲勞問題的是剛到天文台工作不久的博士生薑鵬，他立下「軍令狀」，紮根合作研究的公司一線，經過一年半的艱苦技術攻關，完成了索網變位策略優化及疲勞性能評估工作，降低了索網的變位應力幅，最終生產出滿足要求的鋼索。

美國阿雷西博望遠鏡的饋源平台重達１０００噸，幾乎等於用固定軌道把平台架設在半空，這樣的設計有利於饋源的定位，卻縮小了觀測角度。

經過密集的科研攻關，「天眼」最終創新性採取輕型索支撐饋源平台方案，把饋源艙減重到３０噸，覆蓋天頂角是美國望遠鏡的兩倍，並通過並聯機器人二級調整，最終在降低建造成本的同時，實現毫米級高精度定位。

國家天文台台長嚴俊說，「天眼」項目由最初不到５人的研究小組發展到上百人團隊，凝聚了國內１００多家參建單位的力量，在口徑、靈敏度、解析度、巡星速度等關鍵指標上超越國外同類望遠鏡，實現了大科學工程由跟蹤模仿到集成創新的跨越。

此前，１００米口徑的德國波恩望遠鏡號稱「地面最大的機器」，３０５米口徑的美國阿雷西博望遠鏡被評為人類２０世紀１０大工程之首。面向２１世紀的中國「超級天眼」不僅更大而且更強，綜合性能提高約十倍。

據國家天文台射電天文研究部首席科學家、「千人計劃」專家李菂透露，「天眼」的首批觀測目標鎖定在直徑１０萬光年的銀河系邊緣，那裡已經是普通射電望遠鏡無法企及的地方，而「天眼」將來要瞄準的是河外星系甚至宇宙邊緣。

射電望遠鏡誕生至今，人類發現約２５００顆脈衝星，它們全部位於銀河系內。「天眼」超群的靈敏度使它具備超強的發現力：發現的脈衝星數量有望翻倍，發現氣體星系有望在過去的基礎上提高１０倍，有望發現新的星際分子……

嚴俊表示，「天眼」在獲得天體超精細結構、搜索可能的星際通訊信號、測量近地天體軌道等方面都有優勢，從脈衝星中遴選出脈衝信號穩定的毫秒級脈衝星，將來有望應用於導航。

宇宙從哪裡來，又將到哪裡去？二十世紀後半葉，射電天文學方興未艾，接連湧現類星體、脈衝星、星際分子和微波背景輻射四大天文發現。這些發現看上去高深而遙遠，卻在某些方面「洞悉」了未來。射電天文學家在研究中的副產品ＷＬＡＮ技術，成了今天每個人生活都離不開的ＷＩＦＩ技術的前身。

回溯原初宇宙，這是科學家們研製建造「天眼」的原動力，也是他們的終極目標。離原初最近，才可能離未來最近。從這個意義上說，洞穿未來的「超級天眼」是我國在科學前沿實現重大原創突破、加快創新驅動發展的利器，為更多人投身科學事業奠定了基礎。

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