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“天眼”守护人:做最好用的望远镜

科普小知识2022-07-09 09:19:03
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“天眼”守护人:做最好用的望远镜

■该报见习记者任芳燕和记者陈欢欢

中国科学院国家天文台的研究员江鹏,在过去的八月里,花了大半时间在贵州省平塘县的科都镇。在过去的九年里,他基本上都是这样度过的。

尽管世界上最大的单孔径射电望远镜FAST已于2016年9月竣工并进入试运行阶段,但作为该项目的总工程师和试运行小组组长,姜鹏有越来越多的事情要担心。

以南仁东为首的老一辈科学家为“天眼”奉献了几十年。现在,接力棒已经交给了江鹏的年轻一代科研人员。

冠军

“我最初从事结构力学,我一直对这个项目很好奇。500米跨度的望远镜必须达到2毫米的控制精度。这怎么可能实现呢?”

作为一个刚刚从博士学位毕业的年轻人,江鹏当时缺乏实际工程的训练和测试。有一次,总工程师南·任栋问他,“你能做到吗?”江鹏直到事后才反应过来。楠问任栋,可能是为了吓跑他。然而,当时他并没有意识到这个问题的潜台词,而是严肃地回答道:“这应该是可能的,至少不会比别人差。”

加入项目组后,江鹏发现他的这个奇怪的问题没有答案。“当时,FAST项目悬而未决,许多事情都不确定,一些同事认为该项目不可行。”然而,江鹏并没有多想。他在每座山上开辟道路,并用水修建桥梁。

作为FAST项目的三大自主创新之一,主动反射镜系统的核心是反射镜的主动位移功能。然而,反射面是由4000多个三角形拼接而成,重量超过1000吨。它的稳定性直接关系到望远镜的效果和精度。这就产生了超长跨度、超高精度、主动位移工作模式的索网工程,其中相当多的技术要求属于超标准设计。

在过去的两年里,江鹏和他的同事们一起经历了数百次实验。相反,他变得越来越沮丧和勇敢。“事实上,事件发生后总会有两三个总结。困难在于从无数的线索中找到问题的症结。起初,我甚至不知道我努力的方向,更不用说技术瓶颈在哪里了。后来,我一步一步地探索它,希望它会一点一点地增加。”姜鹏告诉《中国科学》的记者。

经过反复尝试,最终研制出了一种适用于FAST的超高疲劳性能钢丝绳。6000多条不同厚度、长度和张力的电缆被设计、制造并拼接成一个巨大而柔韧的网,支撑着“天眼”的“视网膜”反射面。

九年来,江鹏的大部分时间都在贵州山区度过。在他与天文学家的日常交往中,在理解科学研究人员的研究需求时,他已经从“天文学的零基础”变成了在同事眼中最了解“天眼”的人。

没有退路

2017年,FAST将进入调试阶段。直径500米的“天眼”在调试之初是巨大而脆弱的,任何操作都会影响到各种组件。同时,控制精度需要在整个量程范围内达到毫米级,这既是一个优点,也是一个难点。

调试的负担特别重。

当望远镜首次投入使用时,项目现场没有即时通讯设备,联系“基本上是通过叫喊”。为了找人工作,姜鹏每天可以在大楼里跑10000多步。

即使他不在贵州,他也想马上赶到现场。

一天晚上,电缆网中几根电缆的应力突然超过极限,安全系统发出警报。每个人的心都在嘴里。如果不能及时发现问题,后果将不堪设想。

“这么多超限电缆肯定不是一下子出来的。我们必须暂停行动,并仔细调查原因。”姜鹏在工作组中迅速回答:“电缆的应力超过极限,必须停止。”得知现场工作人员停止了工作,开始了调查,他松了一口气。

即使他对各种事故有充分的准备,江鹏的神经也总是紧张的。FAST调试与测量团队负责人、江鹏的老同事董军在接受《中国科学报》采访时表示,江鹏一直拥有“良好的心理素质”,进入调试期后体重有所下降,甚至达到历史最低点。

过去,为了使FAST项目尽快产生成果,即使在最坏的情况下,江鹏也总能“找到出路”。现在他不愿意离开他的退路。调试电气组组长甘恒谦回忆起一次聊天,当时姜鹏告诉他,“事实上,有时候我很满意,但我还是想继续前进。”

经过一年多的调试,“天眼”的视力有所提高,望远镜系统对设备故障的容忍度有了很大提高,功能调试任务基本完成。

杆捕捉器

“我发现你不会犯很多错误。”姜鹏进入集团不久,南人东就给他这样的评价。

如今,江鹏已经从一个“无差错”的天文学“门外汉”变成了整个项目的协调人。

在江鹏看来,庞杂的FAST似乎是为南而生的,因为没有人比他更有知识:他懂天文、力学、无线电、金属技术,还能画工程图...

跟随南人东多年的姜鹏似乎无意中跟随了他的脚步。

为了将望远镜调试到最佳状态,姜鹏必须深入到项目的各个领域,了解相关知识。甘恒谦说,只要项目有新的要求,江鹏就会先做研究。"他学东西很快,对事物有很好的直觉."

“工作作风和工作态度很相似。他们非常务实,不会胡说八道。”董军说。

作为一名党员,长期以来,江鹏把对国家和党的热爱转化为对科学研究的执着追求,带领团队克服困难,不要忘记自己的主动精神。在一次聚会上,他表达了自己的心声:“每个制造设备的人都知道‘易于使用’这个词背后的含义。与世界上最大和最敏感的国家相比,这不是一个数量级的困难。我们团队不能忘记的第一件事是制造一架好望远镜。”

为了实现这一目标,江鹏和团队长期坚守项目现场。“一开始,现场条件并不好,许多基础工作都受到了考验。我们队里的大多数人都结婚生子了。每月在网站上工作超过20天意味着要为家庭做出巨大牺牲。没有它们,调试在今天是不可能的。”江鹏说道。

如果进展顺利,2019年项目将进入验收阶段。这意味着越来越多的科学家将成为舞台上的主要演员,并使用FAST来取得科学研究成果。

江鹏的接力棒即将交接。他说:“这个项目为科学家服务。我祝愿他们取得好成绩,不辜负国家的投资。”

中国科学新闻(2018-08-30,第一版集锦)