“中國天眼”拓展人類觀天極限(奮進(jìn)強(qiáng)國路 闊步新征程·重大工程巡禮)
2024-12-16 11:55:02? ?來源:人民日報 責(zé)任編輯:陳瑋 我來說兩句 |
貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼,崇山峻嶺之間,“中國天眼”仰望蒼穹,將人類“視界”延伸到百億光年之外。 2016年9月,在“中國天眼”落成啟用之際,習(xí)近平總書記發(fā)來賀信指出:“它的落成啟用,對我國在科學(xué)前沿實現(xiàn)重大原創(chuàng)突破、加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展具有重要意義”“高水平管理和運行好這一重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施,早出成果、多出成果,出好成果、出大成果”。 今年是“中國天眼”建成運行8周年。8年多來,“中國天眼”團(tuán)隊發(fā)揚開拓進(jìn)取、勇攀高峰的精神,秉持團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、協(xié)同攻關(guān)的作風(fēng),創(chuàng)新不止,成果頻出,不斷拓展著人類觀天極限。 不斷拓展人類對宇宙的認(rèn)知邊界 巡天一瞥,不到5分鐘,“中國天眼”就發(fā)現(xiàn)了一個處于軌道周期僅為53分鐘的雙星系統(tǒng)中的脈沖星——這是人類發(fā)現(xiàn)的軌道周期最短的脈沖星雙星系統(tǒng)。 每一顆脈沖星都有其特殊脈沖及穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動頻率,它們相當(dāng)于宇宙中具備特有信號標(biāo)記的“燈塔”,可以為人類探索浩瀚宇宙提供“導(dǎo)航”。作為目前世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,“中國天眼”自投入運行以來,已發(fā)現(xiàn)的新脈沖星數(shù)量突破1000顆,超過同一時期國外其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量的總和。 “從人類發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星到‘中國天眼’發(fā)現(xiàn)首顆脈沖星的半個世紀(jì),全世界發(fā)現(xiàn)的脈沖星不到3000顆。”中國科學(xué)院國家天文臺研究員、“中國天眼”運行和發(fā)展中心首席科學(xué)家朱煒瑋說,“我們正在拓展人類對宇宙的認(rèn)知邊界?!?/p> 近年來,“中國天眼”持續(xù)獲得重量級發(fā)現(xiàn):首次在射電波段觀測到黑洞“脈搏”、探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)、探測并構(gòu)建世界最大中性氫星系樣本…… 中國科學(xué)院國家天文臺副臺長,“中國天眼”運行和發(fā)展中心主任、總工程師姜鵬說:“‘中國天眼’不僅為我們提供了探測宇宙深處的強(qiáng)大工具,而且在基礎(chǔ)科學(xué)研究中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。它幫助我們探索宇宙的起源、演化及其結(jié)構(gòu),為理解宇宙中的前沿科學(xué)問題提供了重要觀測數(shù)據(jù)支持?!?/p> 德國馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所天文學(xué)家勞拉·斯皮特勒預(yù)測,到本世紀(jì)30年代,“中國天眼”將為人類研究超大質(zhì)量黑洞碰撞等天文學(xué)前沿研究積累大量數(shù)據(jù)。 “隨著運維智能化水平的提升,‘中國天眼’的運行效率將進(jìn)一步提高,這將幫助我們更快地積累更多觀測數(shù)據(jù),我們有信心取得更多重要發(fā)現(xiàn)?!苯i說。 凝結(jié)中國智慧和中國創(chuàng)造 巡天探宇,觀測星空?!爸袊煅邸眲?chuàng)新探索不停。從選址、建設(shè)到調(diào)試、運營,“中國天眼”每一個環(huán)節(jié)、每一塊面板、每一個部件,都凝結(jié)著中國智慧和中國創(chuàng)造。 2011年3月,“中國天眼”正式開工建設(shè)。不同于世界上已有的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,“中國天眼”的“視網(wǎng)膜”——球形反射面,是一張由6670根鋼索編制的索網(wǎng),其結(jié)構(gòu)是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要實現(xiàn)反射面變形,對抗疲勞性能的要求極高。 整整兩年,在“天眼之父”南仁東的指導(dǎo)下,姜鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊進(jìn)行了大規(guī)模的索疲勞試驗。近百次失敗,從千頭萬緒中不斷探尋解決問題的關(guān)鍵,終于攻克超高強(qiáng)度、抗反復(fù)拉伸的鋼索難題,首創(chuàng)主動變形反射面,使望遠(yuǎn)鏡覆蓋40度天頂角,成功支撐起“中國天眼”的“視網(wǎng)膜”。 讓“中國天眼”看得更遠(yuǎn)更清楚,調(diào)試工作至關(guān)重要。 “與傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡相比,‘中國天眼’系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多,也更容易受設(shè)備故障的影響?!苯i說。為此,調(diào)試團(tuán)隊基于力學(xué)仿真系統(tǒng)研發(fā)了“中國天眼”反射面的安全實時評估系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng),實現(xiàn)了反射面的數(shù)字孿生,使“中國天眼”能夠全天候運行工作。 “我們無須實時測量反射面面形,哪根促動器壞了、哪個節(jié)點工作不正常,都能在安全評估系統(tǒng)軟件中顯示,并且模擬出對觀測的影響,一旦超出安全范圍就會自動報警。”中國科學(xué)院國家天文臺副研究員李輝說。 創(chuàng)新無捷徑,唯有勇攀登。在穩(wěn)定運行和提升性能的同時,“中國天眼”的巡天效率還將實現(xiàn)數(shù)量級的提升,為解決中國射電天文領(lǐng)域的核心技術(shù)問題作出更大貢獻(xiàn)。 為國際科學(xué)界提供重要平臺 低噪聲放大器是“中國天眼”接收機(jī)的核心零部件,此前都靠進(jìn)口。 為把關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手里,中國科學(xué)院國家天文臺高級工程師柴曉明團(tuán)隊用時近兩年,自主研發(fā)出高性能的國產(chǎn)低噪聲放大器。今年9月,這款國產(chǎn)低噪聲放大器正式出口巴西,首次實現(xiàn)我國自主研發(fā)的射電望遠(yuǎn)鏡核心部件出口海外。 事實上,在建設(shè)階段,“中國天眼”就向全球工程界貢獻(xiàn)了大科學(xué)工程的中國經(jīng)驗:6根鋼索控制的30噸饋源艙,可以在140米高空、206米的尺度范圍內(nèi)實時定位;超高耐疲勞鋼索在200萬次循環(huán)加載條件下可達(dá)500兆帕應(yīng)力幅,國際上尚無先例。 “中國天眼”也為國際科學(xué)界提供了一個重要平臺,促進(jìn)了國內(nèi)外科學(xué)家的交流與合作。 2021年3月31日,“中國天眼”正式對全球科學(xué)界開放。 “隨著開放,來自全球天文學(xué)家的項目申請書越來越多,‘中國天眼’的觀測任務(wù)也排得越來越滿?!睆氖掠^測任務(wù)制定工作,“中國天眼”運行和發(fā)展中心測控工程師孫純對此感受深刻。 截至目前,“中國天眼”已幫助美國、荷蘭、澳大利亞等15個國家的研究團(tuán)隊開展觀測900余小時,涉及科學(xué)目標(biāo)漂移掃描巡天、中性氫星系巡天、銀河系偏振巡天、脈沖星測時、快速射電暴觀測等多個領(lǐng)域。 英國天文學(xué)家拉夫爾·伊夫說,“中國天眼”持續(xù)向全球科學(xué)界開放,全世界的科學(xué)家都可以根據(jù)自己的研究計劃申請使用這一開創(chuàng)性的儀器,這意味著天文學(xué)家可以開展以前由于望遠(yuǎn)鏡靈敏度不足而無法進(jìn)行的實驗。 極目星空,巡天不止。“中國天眼”持續(xù)為人類極目宇宙貢獻(xiàn)中國智慧、提供中國方案。 |
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