15年來(lái)，孫京海見(jiàn)證了FAST從概念設(shè)想到建成調(diào)試

在將近15年的堅(jiān)守中，孫京海和同事們攻克了眾多難題，把興趣做成事業(yè)，用青春和熱血為國(guó)家鑄造探天利器。

建設(shè)“天眼”的過(guò)程也讓孫京海收獲了成長(zhǎng)。作為FAST運(yùn)行和發(fā)展中心測(cè)量與控制部主任，他將繼續(xù)守護(hù)初露鋒芒的“天眼”，解鎖更多成果和驚喜。

臨近中午12時(shí)，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）觀測(cè)基地。

“孫主任還得在總控室忙一會(huì)，怎么辦？”“沒(méi)事兒，讓他慢慢來(lái)！”

約20分鐘后，孫京海匆忙趕了過(guò)來(lái)，胸前的“FAST”圖案格外醒目。

他與這個(gè)圖案緣分太深了，從最初的概念到方案，再到后來(lái)的施工與調(diào)試，孫京海始終在圍著FAST轉(zhuǎn)。將近15年的堅(jiān)守，他從一名學(xué)生，成長(zhǎng)為FAST運(yùn)行和發(fā)展中心測(cè)量與控制部主任，“要繼續(xù)為它添磚加瓦，不但要建好、調(diào)試好，還得使用好！”孫京海說(shuō)。

把設(shè)想從不可行變成可行

今年4月，F(xiàn)AST發(fā)現(xiàn)距今85億年的快速射電暴，表明已具備開(kāi)拓新學(xué)科方向的能力。而FAST展示探天能力的背后，凝結(jié)著大批科學(xué)家的心血。

2005年，從小就是天文迷的孫京海有幸成為FAST團(tuán)隊(duì)的一員。那時(shí)，他對(duì)于FAST的認(rèn)知還相對(duì)模糊，“只知道要建世界上最大的望遠(yuǎn)鏡，比已有的還要大很多?！钡降子卸啻?，他說(shuō)不上來(lái)。

FAST面臨的挑戰(zhàn)前所未有，但“科學(xué)家的任務(wù)，就是把設(shè)想從不可行變成可行，最有趣的莫過(guò)于此?！?/p>

按照最初的研究設(shè)想，望遠(yuǎn)鏡要通過(guò)饋源艙來(lái)接收電磁波。但饋源艙的位置并非固定，必須移動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)接收效果最大化，這要通過(guò)巨型支撐塔和鋼繩來(lái)實(shí)現(xiàn)?！梆佋磁撓喈?dāng)于‘眼珠’，有38噸重，移動(dòng)范圍超過(guò)200米，到底要用多少根鋼繩、鐵塔如何設(shè)計(jì)，方案一大堆，但一直沒(méi)有定論?！睂O京海介紹。

“要想驗(yàn)證所有方案，都得逐一建立模型，反復(fù)論證，大約一年才完成。”2007年，團(tuán)隊(duì)終于找到了饋源支撐的理想方案，這也讓孫京海的博士論文有了突破。2011年1月，在博士論文順利完成的同時(shí)，孫京海也從學(xué)生正式成為科研人員。

“FAST是龐大且復(fù)雜的項(xiàng)目，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可循，但只要持續(xù)向前推進(jìn)，哪怕是一小步，也讓人振奮?！睂O京海說(shuō)。此后近10年，孫京海和同事們接連攻克了眾多難題，“這里有自己的青春和熱血，能為國(guó)家鑄造探天利器，值！”

國(guó)之重器不能將就

“FAST”一詞意味著“快速”，讓國(guó)家盡快擁有探天利器，是整個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的使命，但征途漫漫?！皟H從萌生想法到形成方案就花了整整6年，更別提后面的工程建設(shè)?！痹谡业紽AST的安身之地后，孫京海又接到一系列新任務(wù)，首先要盡快確定6座巨型支撐塔的具體位置。

繞著貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼洼地，借助電腦和衛(wèi)星遙感，孫京海鎖定了潛在的地點(diǎn)，但這還不夠，“南仁東老師講過(guò)，要把FAST建得美、動(dòng)得準(zhǔn)、調(diào)得靈，國(guó)之重器不能將就?！?/p>

“支撐塔等間距分布在反射面外圍，不僅美觀，而且更容易受力均勻，能有效控制饋源艙?！庇懻撛偃?，在確定支撐塔均勻分布后，孫京海篩選出了幾種方案，經(jīng)過(guò)實(shí)地勘探，根據(jù)各處開(kāi)方量的大小，最終確定了塔的位置。

為了監(jiān)測(cè)整體施工情況，工人們小心翼翼地爬上200多米高的山包，安裝攝像頭，結(jié)果沒(méi)過(guò)幾天，一個(gè)雷打下來(lái)，不僅攝像頭用不成，工地的筆記本電腦、施工機(jī)械等都損壞了不少。大窩凼屬于喀斯特山區(qū)，雷雨季節(jié)超過(guò)半年，每年有4000多次雷擊，雷電防護(hù)必須解決。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的摸索，孫京海跟同事們一起制定了具體的保護(hù)等級(jí)，“技術(shù)難度不大，就是實(shí)施起來(lái)略微繁瑣，但結(jié)果還不錯(cuò)，現(xiàn)在靠近‘大鍋’，很難發(fā)現(xiàn)防護(hù)裝置，整體美觀不受影響。”

FAST建成的那一刻，孫京海無(wú)法抑制內(nèi)心的激動(dòng)，“看到這口‘大鍋’，就跟見(jiàn)到自己孩子一樣親切?！?/p>

期待更好的科研產(chǎn)出

望遠(yuǎn)鏡建成后，還需要過(guò)調(diào)試這關(guān)?！巴h(yuǎn)鏡由大量硬件組合而成，沒(méi)有調(diào)試便無(wú)法有效運(yùn)轉(zhuǎn)?！睂O京海說(shuō)。很快，研究團(tuán)隊(duì)成立調(diào)試組，準(zhǔn)備進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)收。

“在建造時(shí)，按照不同的專業(yè)分為很多小工程，僅施工方就有上百個(gè)，組裝之后能否達(dá)到理想性能，誰(shuí)都把不準(zhǔn)?！痹谡{(diào)試饋源支撐控制系統(tǒng)時(shí)，孫京海最不想看到的情況出現(xiàn)了，“望遠(yuǎn)鏡不協(xié)調(diào)，動(dòng)不了，無(wú)法對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)?！睂O京海決定重新開(kāi)發(fā)一套新系統(tǒng)。

短短一年多時(shí)間，孫京海做到了，“系統(tǒng)只是基礎(chǔ)性的，還要優(yōu)化對(duì)饋源艙的控制與測(cè)量，只有‘擦’得更亮，F(xiàn)AST才能測(cè)得更遠(yuǎn)更準(zhǔn)。”

孫京海介紹，F(xiàn)AST的反射面由4450塊不規(guī)則的三角形組成，天體發(fā)出的電磁波，需經(jīng)發(fā)射面反射，匯聚成一個(gè)焦點(diǎn)，不同時(shí)間位置也不固定。這需要精準(zhǔn)計(jì)算出焦點(diǎn)的位置，再控制饋源艙，讓其無(wú)限接近焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最大化接收。經(jīng)過(guò)努力，饋源艙的移動(dòng)精度最高達(dá)到6毫米，優(yōu)于10毫米的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，F(xiàn)AST已實(shí)現(xiàn)從最初的能觀測(cè)，到高性能觀測(cè)的轉(zhuǎn)變。去年有段時(shí)間，更是實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)的有效觀測(cè)?！癋AST的作用逐步凸顯，這才是大家所期待的”，不過(guò)，孫京海仍在繼續(xù)攻關(guān)，“我們還在想辦法提升設(shè)備的可靠性，降低非觀測(cè)時(shí)間，提高觀測(cè)效率?！?/p>

截至目前，包括發(fā)現(xiàn)132顆認(rèn)證的脈沖星在內(nèi)，F(xiàn)AST取得了一系列重大成果，現(xiàn)在正開(kāi)展低頻引力波探測(cè)、系外行星和地外文明搜索等探索?！跋Ｍ苡懈玫目蒲挟a(chǎn)出，讓科研成果的價(jià)值超越工程本身?！睂?duì)孫京海和同事們來(lái)說(shuō)，初露鋒芒的“天眼”還有更多值得期待的驚喜。
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