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「一輩子圍著這口大鍋轉」,他們獲國家級大獎

2024-01-25科學

「一輩子圍著這口大鍋轉」,他們獲國家級大獎

1月19日上午,「國家工程師獎」表彰大會在人民大會堂舉行,50個團隊被授予「國家卓越工程師團隊」稱號, 「中國天眼」工程團隊名列其中。這一團隊背後,蘊藏著四代工程師與科學家的故事。

千百年來,人類主要透過兩種方式探測宇宙:一種是可見光,用來觀測可見光的就是光學望遠鏡;另一種則是無線電,上世紀30年代,無線電工程師意外發現來自銀河系中心的訊號,後有了射電望遠鏡。


「中國天眼」正是射電望遠鏡,是全球射電天文學的重器。


· 「中國天眼」。

「發射面積相當於30個標準足球場的大小,如果倒滿礦泉水,全世界70億人平均每人可以分到4瓶。」中國 天眼 總工程師姜鵬說。


2021年, 在貴州黔南布依族苗族自治州平塘縣的深山裏,環球人物記者曾跟隨 姜鵬等人的腳步,追尋中國天眼30年的歷程。


世上只剩中國這只「天眼」

到達「中國天眼」並不容易。記者從貴陽市一路向南,進入盤山公路,眼前有至少五重大山,奇形怪狀,兩個小時後到克度鎮一個名為「大窩氹(音同蕩)」的小村寨。

這是個被大自然擁抱的地方。大家開玩笑說:「外面的人進不來,裏面的人出不去。」


這天,「天眼」正在執行,方圓5公裏內沒有訊號,為避免電磁波幹擾,前往「大鍋」的人不許攜帶任何電子裝置。


記者登上二三十米高的「鍋沿」,行走在鏤空的圈梁上,往下一看,是成片的草和樹,仿佛懸在高空中。姜鵬介紹:「‘中國天眼’的特殊性,首先體現在‘視網膜’和‘瞳孔’上。」


· 姜鵬(左)正在與團隊人員交流。圖源:新華社。

「視網膜」指的是鍋面,用來收集天文訊號。它由4450塊主動反射面拼成,可以按需求變成球面或拋物面,是世界首創的技術。


彼時,「瞳孔」正在執行,懸在鍋面上方,它的學名是「饋源艙」,用來放置接收宇宙外訊號的裝置,重達30噸。


記者走到「天眼」背後,看到 近萬根鋼索和索網, 如果說反射面板是「視網膜」,那這些便是「視神經」。


· 「中國天眼」正在建設中。


這就是索網工程,是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特別的索網工程結構,姜鵬正是索網工程的負責人。


「中國天眼」的設計沒有先例可循,當時就出現「索疲勞」這個技術難題:要支撐「大鍋」,索網的「承受疲勞應力」應是傳統鋼索的至少兩倍。


姜鵬畢業於中科院力學研究所,專攻固體力學。他認為,力學在「中國天眼」扮演極其重要的角色,而索網結構最重要的部份是工藝。


· 姜鵬(後)正在與團隊人員交流。圖源:新華社。

要把好幾根鋼索扭在一起制成巨大鋼索支撐起來,容易產生磨損,姜鵬研制出特別的錨固技術,既讓不同鋼絲受力均勻,又能減少磨損,還有巨大受力,終於解決掉「中國天眼」建設以來最棘手的技術問題。


2017年,姜鵬被委以重任,成為偵錯組組長,全面主持望遠鏡偵錯工作,第二年成為總工程師。


2019年,據美國國家科學基金會披露,被譽為地球「兩大眼睛」之一的波多黎各阿雷西博射電望遠鏡塌了,將被廢棄——它直徑350公尺,曾是世界最大射電望遠鏡。


至此,世界上只剩下中國的這只「天眼」了。2020年,國家天文台依托「中國天眼」發現的成果入選了【自然】和【科學】十大科學發現。


對姜鵬來說,「中國天眼」的意義還在於人類對於未知的好奇與探索。而這就要回到30年前的中國天文學界,回到我們上方那顆編號為79694的小行星……


「吹什麽牛?把事兒幹了再去說」

上世紀60年代,吉林理科狀元南仁東考入清華大學無線電系,後來到中科 院讀博。 改革開放之初,國家建設資金並不充足,更別提建設天文學。


南仁東要觀測天象,就要借用國外的天文望遠鏡。可那時,把磁帶寄到國外,萬一觀測發生變化,來回糾正就要花好幾個月。


90年代初,國際無線電科學聯盟大會在日本召開,科學家提出要建設新一代射電望遠鏡。


「我們也建一個吧。」 那時,已是中科院北京天文台副台長的 南仁東 提議道。為了爭口氣,「建造世上最大望遠鏡」成了他的畢生夢想。


· 南仁東。

1994年, 天眼」概念 正式提出。


不過,這樣一口「大鍋」要建在哪裏?選址成了第一代「天眼」工作者最重要的任務。


南仁東從8000多幅遙感衛星圖中選出300多個窪坑,再將範圍縮小至幾十個,花了10多年才釘選了大窩氹:


群山是自然屏障,阻擋電磁波,避免幹擾;中間是天然窪地,像大竈台,能安放「大鍋」;這裏是喀斯特地貌,能自然排水,雨水不會積在「鍋底」造成腐蝕;地質也非常穩定,幾乎沒發生過大型地震。


選址期間,「天眼」迎來了第二代工作者,比如生於1961年的王啟明。他是原「天眼」總工藝師,也是姜鵬的老領導。


王啟明記得當時沒有路,他和南仁東開著皮卡車,下了車,用鐮刀砍草才能往前走幾步;蟒蛇爬過來,就掄起木棍子揮幾下趕走它;20厘米長的蜈蚣爬到身上,得猛跳幾下才能把它甩開……


就是在這樣的歷史背景下,南仁東奠定了「天眼」團隊今後幾十年的作風。

「如果你在網上搜尋FAST或‘天眼’,會發現在2015年以前,幾乎沒有什麽報道。」王啟明向記者回憶。


長期以來,南仁東規定:不能宣傳。 即便是國際頂級科學期刊【自然】雜誌請團隊寫文章,他也攔下了:「除非是發表成果,否則一律不準對外宣傳。吹什麽牛?把事兒幹了再去說。不要總說yes,要學會說no,老外才會平等看待你。」


· 南仁東。


一直到2016年落成啟動,人們才逐漸知道「天眼」。


姜鵬是在2009年正式加入「天眼」團隊的,是第三代工作者,後來成為南仁東的助理,常跟著他去各地做實驗。


一次, 姜鵬 解決了個大難題,興奮地說:「我太高興了!」沒想到,他當即被南仁東潑了冷水:「高興什麽?你什麽時候看到我開心過?我評上研究員也才高興了兩分鐘。」


南仁東很少笑,也從不表揚人。


2007年,「天眼」成為「十一五」重大科學工程,南仁東立刻辭掉全部講課業務,紮進大窩氹。「大鍋」建成後,70歲的他竟然繞著「鍋沿」小跑起來,露出了微笑。


可那時,南仁東已患肺癌,被查出來後,家人送他到郊區靜養。學生寬慰他說:「你可以好好休息一下了。」南仁東回答:「就像坐牢一樣。」

2017年夏天,「天眼」第一次發現脈沖星,南仁東病情卻突然惡化。平日,姜鵬常給南仁東發信件報告工作進展,也順便談談難題和困惑,一次南仁東回復:「等大家都開心的時候,我們好好聊聊。」


· 南仁東(中)和姜鵬(左)。


後來兩人事務繁忙,談心就擱置了。結果,9月16日一早,姜鵬得知南仁東離世。「我好像再也沒有渠道可以和他聯系了。」姜鵬緩了緩,開啟電腦,給南仁東回信:「老爺子,我們還有機會聊聊嗎?」

2018年後,為紀念南仁東,國家天文台將國際永久編號79694的小行星命名為「南仁東星」。


此後,「天眼」進入新的發展階段,南仁東那股「先把事情幹了」的務實作風和精神遺產也有了新的傳承方式。

「連睡覺都在想怎麽解決問題」


2018年,姜鵬接棒南仁東,成為總工程師。那幾年,「天眼」已基本穩定,也陸續招進了第四代工作者。

「80後」孫純是團隊少有的女性工程師。她是貴州大學和國家天文台聯合培養的碩士,專攻天文技術和反射面控制,畢業後入職國家天文台,參與觀測計劃,為使用者排觀測時間表。


· 孫純。


使用者是指有觀測星體需求的人,比如天文學家,而每個星體有特定的升降時間段。 「天眼」一天運作24小時,孫純就要為每位使用者排觀測時間,「就像排課表,充分合理利用每個時間段,保證使用者都能觀測他們想看的星體」。


在孫純看來,前輩們把「天眼」建起來,而第四代工作者則負責把它維護好,「我要反復和使用者溝通協調,這要有非常大的耐心,尤其不能出錯,排計劃如果有一點差錯會直接影響後面的每個計劃」

在姜鵬的觀念裏,管理就是服務。這與「天眼」的工作性質有關。

「‘天眼’團隊的一個特點是長周期圍著一個事情轉,至少一半人跟這個計畫走過了10年。一輩子只幹一件事,我覺得挺好。咱們國家有這麽多人才,每個人做好分內的事,還愁國家不富強嗎?」


「天眼」團隊穩定了,而姜鵬從技術專家轉變為管理者,承擔和面臨著新的壓力。當接到考核、填表等任務時,姜鵬就擋下來。


「一會評優填表,一會趕個報告,他哪有心情做工程?做工程就是連睡覺都在想怎麽解決難題。其他方面,你不要太打擾他。但交活時間要商量好,到點了他不找我,我一定找他,沒完成肯定劈頭蓋臉地批評。」姜鵬笑道。


· 姜鵬。

來到大窩氹,記者一直有個疑問:這樣一座隱沒在深山的大國重器,對普通百姓會產生怎樣的影響?這些影響又是如何在代際間傳承?

其實,建設「天眼」更加本質的影響是對未知的探索。


1998年出生的張鄉龍是平塘縣人,如今在「天眼」實習。小時候,他看【超時空接觸】,愛上了天文學。老家附近的黔南民族師範學院依托「天眼」成立天文專業,他以第一誌願考上,花一年多做了台小型射電望遠鏡,拿它接收到了銀河訊號。


· 「中國天眼」。


「這麽小的望遠鏡就要花這麽多功夫,可以想見‘天眼’有多不容易。」實習時,他輔助工程師安排觀測計劃,「每次輔助排表,我就會想,宇宙的秘密可能就要被發現了!」


事實上,圍繞著「天眼」產生了很多人才培養計劃,比如貴州師範大學成立的「南仁東班」,姜鵬是校外導師之一


一次姜鵬去講學,「00後」大一新生劉朔鈺聽他講「大鍋」,很感興趣,課後問他:「我能不能去天眼學習?」「行啊!」小劉就這樣進入團隊學習。在那裏,他收獲了精神上的淬煉。

「‘’天眼’是一種更深層次的‘美’,任何人沈下心去了解,都會愛上它。」姜鵬說。


· 「中國天眼」。