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行业互联网|追梦的路，和“天眼”同步（治学）



行业互联网|追梦的路，和“天眼”同步（治学）
本文插图

孙京海(右)跟同事在工作中 。
本报采访人员 苏 滨摄
核心阅读
在将近15年的坚守中 ， 孙京海和同事们攻克了众多难题 ， 把兴趣做成事业 ， 用青春和热血为国家铸造探天利器 。
建设“天眼”的过程也让孙京海收获了成长 。 作为FAST运行和发展中心测量与控制部主任 ， 他将继续守护初露锋芒的“天眼” ， 解锁更多成果和惊喜 。
临近中午12时 ， 500米口径球面射电望远镜(FAST)观测基地 。
“孙主任还得在总控室忙一会 ， 怎么办？”“没事儿 ， 让他慢慢来!”
约20分钟后 ， 孙京海匆忙赶了过来 ， 胸前的“FAST”图案格外醒目 。
他与这个图案缘分太深了 ， 从最初的概念到方案 ， 再到后来的施工与调试 ， 孙京海始终在围着FAST转 。 将近15年的坚守 ， 他从一名学生 ， 成长为FAST运行和发展中心测量与控制部主任 ， “要继续为它添砖加瓦 ， 不但要建好、调试好 ， 还得使用好!”孙京海说 。
把设想从不可行变成可行
今年4月 ， FAST发现距今85亿年的快速射电暴 ， 表明已具备开拓新学科方向的能力 。 而FAST展示探天能力的背后 ， 凝结着大批科学家的心血 。
2005年 ， 从小就是天文迷的孙京海有幸成为FAST团队的一员 。 那时 ， 他对于FAST的认知还相对模糊 ， “只知道要建世界上最大的望远镜 ， 比已有的还要大很多 。 ”到底有多大 ， 他说不上来 。
FAST面临的挑战前所未有 ， 但“科学家的任务 ， 就是把设想从不可行变成可行 ， 最有趣的莫过于此 。 ”
按照最初的研究设想 ， 望远镜要通过馈源舱来接收电磁波 。 但馈源舱的位置并非固定 ， 必须移动才能实现接收效果最大化 ， 这要通过巨型支撑塔和钢绳来实现 。 “馈源舱相当于‘眼珠’ ， 有38吨重 ， 移动范围超过200米 ， 到底要用多少根钢绳、铁塔如何设计 ， 方案一大堆 ， 但一直没有定论 。 ”孙京海介绍 。
“要想验证所有方案 ， 都得逐一建立模型 ， 反复论证 ， 大约一年才完成 。 ”2007年 ， 团队终于找到了馈源支撑的理想方案 ， 这也让孙京海的博士论文有了突破 。 2011年1月 ， 在博士论文顺利完成的同时 ， 孙京海也从学生正式成为科研人员 。
“FAST是庞大且复杂的项目 ， 没有经验可循 ， 但只要持续向前推进 ， 哪怕是一小步 ， 也让人振奋 。 ”孙京海说 。 此后近10年 ， 孙京海和同事们接连攻克了众多难题 ， “这里有自己的青春和热血 ， 能为国家铸造探天利器 ， 值!”
国之重器不能将就
“FAST”一词意味着“快速” ， 让国家尽快拥有探天利器 ， 是整个研究团队的使命 ， 但征途漫漫 。 “仅从萌生想法到形成方案就花了整整6年 ， 更别提后面的工程建设 。 ”在找到FAST的安身之地后 ， 孙京海又接到一系列新任务 ， 首先要尽快确定6座巨型支撑塔的具体位置 。
绕着贵州省平塘县克度镇大窝凼洼地 ， 借助电脑和卫星遥感 ， 孙京海锁定了潜在的地点 ， 但这还不够 ， “南仁东老师讲过 ， 要把FAST建得美、动得准、调得灵 ， 国之重器不能将就 。 ”
“支撑塔等间距分布在反射面外围 ， 不仅美观 ， 而且更容易受力均匀 ， 能有效控制馈源舱 。 ”讨论再三 ， 在确定支撑塔均匀分布后 ， 孙京海筛选出了几种方案 ， 经过实地勘探 ， 根据各处开方量的大小 ， 最终确定了塔的位置 。
为了监测整体施工情况 ， 工人们小心翼翼地爬上200多米高的山包 ， 安装摄像头 ， 结果没过几天 ， 一个雷打下来 ， 不仅摄像头用不成 ， 工地的笔记本电脑、施工机械等都损坏了不少 。 大窝凼属于喀斯特山区 ， 雷雨季节超过半年 ， 每年有4000多次雷击 ， 雷电防护必须解决 。 经过几个月的摸索 ， 孙京海跟同事们一起制定了具体的保护等级 ， “技术难度不大 ， 就是实施起来略微繁琐 ， 但结果还不错 ， 现在靠近‘大锅’ ， 很难发现防护装置 ， 整体美观不受影响 。 ”
FAST建成的那一刻 ， 孙京海无法抑制内心的激动 ， “看到这口‘大锅’ ， 就跟见到自己孩子一样亲切 。 ”
期待更好的科研产出
望远镜建成后 ， 还需要过调试这关 。 “望远镜由大量硬件组合而成 ， 没有调试便无法有效运转 。 ”孙京海说 。 很快 ， 研究团队成立调试组 ， 准备进行调试验收 。
“在建造时 ， 按照不同的专业分为很多小工程 ， 仅施工方就有上百个 ， 组装之后能否达到理想性能 ， 谁都把不准 。 ”在调试馈源支撑控制系统时 ， 孙京海最不想看到的情况出现了 ， “望远镜不协调 ， 动不了 ， 无法对准观测目标 。 ”孙京海决定重新开发一套新系统 。
短短一年多时间 ， 孙京海做到了 ， “系统只是基础性的 ， 还要优化对馈源舱的控制与测量 ， 只有‘擦’得更亮 ， FAST才能测得更远更准 。 ”
孙京海介绍 ， FAST的反射面由4450块不规则的三角形组成 ， 天体发出的电磁波 ， 需经发射面反射 ， 汇聚成一个焦点 ， 不同时间位置也不固定 。 这需要精准计算出焦点的位置 ， 再控制馈源舱 ， 让其无限接近焦点 ， 实现最大化接收 。 经过努力 ， 馈源舱的移动精度最高达到6毫米 ， 优于10毫米的设计标准 。
目前 ， FAST已实现从最初的能观测 ， 到高性能观测的转变 。 去年有段时间 ， 更是实现全天24小时的有效观测 。 “FAST的作用逐步凸显 ， 这才是大家所期待的” ， 不过 ， 孙京海仍在继续攻关 ， “我们还在想办法提升设备的可靠性 ， 降低非观测时间 ， 提高观测效率 。 ”
截至目前 ， 包括发现132颗认证的脉冲星在内 ， FAST取得了一系列重大成果 ， 现在正开展低频引力波探测、系外行星和地外文明搜索等探索 。 “希望能有更好的科研产出 ， 让科研成果的价值超越工程本身 。 ”对孙京海和同事们来说 ， 初露锋芒的“天眼”还有更多值得期待的惊喜 。
【行业互联网|追梦的路，和“天眼”同步（治学）】《 **** 》( 2020年09月22日 15 版)


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