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南仁东:“天眼之父”逐梦苍穹

2019-06-11刘禛等

阅读(书香天地) 2019年2期
关键词:南仁东天眼望远镜

刘禛等

美丽的宇宙太空,以它的神秘和绚丽,召唤我们踏过平庸,进入它无垠的广袤。

——南仁东

追寻—为“天眼”梦想而穿越一生

许多个万籁寂静的夜晚,南仁东曾仰望星空:我们是谁?我们从哪里来?茫茫宇宙中我们真是孤独的吗?

探索未知的宇宙—这个藏在无数人心底的梦,他用一生去追寻。一个人的梦想能有多大?大到可以直抵苍穹。一个人的梦想能有多久?久到可以终其一生!

南仁东,1945年出生于吉林辽源,1963年吉林省高考状元,1968年毕业于清华大学无线电系。毕业后在吉林通化市无线电厂做技术员10年,改革开放后考入中国科学院,师从著名天文学家王绶琯院士,先后获硕士和博士学位。1982年进入北京天文台工作,曾任北京天文台副台长。那时他八字胡,牛仔裤,个子不高,嗓音浑厚。手往裤兜里一插,精神头十足的南仁东,给人的印象总是“特别有气场”。

南仁东是FAST工程的发起者及奠基人,自1994年起,他一直负责FAST的选址、预研究、立项、可行性研究及初步设计。南仁东被誉为 “天眼之父”。他主导提出利用贵州喀斯特洼地作为望远镜台址,在长达二十多年的科学征程中,南仁东以超乎常人的精神和毅力,克服了前进道路上的种种困难,为铸造大国重器“中国天眼”做出了举世瞩目的贡献。从论证立项到选址建设的22年,他主持攻克了一系列技術难题,实现了中国拥有世界一流望远镜的梦想。

“22年来,南老师从壮年走到暮年,把一个朴素的想法变成国之重器,成就了一个国家的骄傲;22年后,‘中国天眼已敏锐捕捉到9颗新的脉冲星,实现了中国望远镜零的突破!”南仁东的师弟、500米口径球面射电望远镜(简称FAST)工程副经理彭勃如是说。

2017年9月15日晚,“中国天眼”首席科学家兼总工程师、中科院国家天文台研究员南仁东,因病在美国波士顿逝世,永远地闭上了双眼。

9月16日清晨,当南仁东逝世的消息传开,在他那间位于国家天文台A座3楼的办公室门口,同事们自发地摆上鲜花,路过的人都会停下来深深鞠上一躬。

如果不是此后的媒体报道,恐怕没有多少人知道他的大名,但他在意的其实只有踏踏实实做事,认认真真追梦。

信念—放弃日本高薪回国逐梦

“南老师在他人生最后的22年,只干了一件事,实现了一个梦想,就是建成直径500米、世界最大、最为灵敏的单口径射电望远镜,用生命铸就世人瞩目的‘中国天眼。”中科院北京分院业务主管韩博说。

22年逐梦之旅源于爱国情怀。

1993年,在日本东京召开的国际无线电科学联盟大会上,科学家希望在全球电波环境恶化到不可收拾之前,建造新一代射电“大望远镜”,接收更多外太空的讯息。

当时,正在现场的南仁东认为这对中国来说是个千载难逢的好机会。 一个大胆的设想油然而生。南仁东一把推开吴盛殷的门(吴盛殷代表中国参会),说了句:“咱们也建一个吧。”这之前,他还在日本国立天文台当高薪客座教授,北京天文台需要他,他就回来了。

然而,对于上世纪90年代初的中国来讲,这个建造500米口径球面射电望远镜的计划大胆得近乎疯狂。几乎所有的业内专家都不看好。在当时,我国最大的射电望远镜口径只有25米,很多专家觉得,中国建500米口径望远镜近乎痴人说梦。

尽管如此,南仁东还是毅然决然地坚持这个计划。梦想实现的第一步,是要找到能安装这个庞然大物的地方。

一年后,在日本担任客座教授的南仁东放弃优厚的薪酬和工作条件,回到了祖国。有人计算过,那时他在国外一天的报酬,竟相当于他在国内一年的工资。但在他眼里,国外高薪的分量,远不及让祖国在科技领域“领跑”世界的梦想。

南仁东生命中近1/3的时光都奉献给了FAST。

自1994年,南仁东开始为FAST项目选址。近10年里,他脱掉西装,换上工作服,翻山越岭,走遍了贵州上百个窝凼。喀斯特地形常常乱石密布,再加上贵州天气阴冷多雨,他常常在被雨水浇湿的乱石和泥土中摸爬滚打。

一次,在去陡峭山顶时,大家劝说已经65岁的南仁东在山下等着就可以。但为了更清晰地了解现场,掌握第一手资料,他还是坚持要自己爬上去。

与此同时,南仁东也在进行着FAST的申请立项。师出无名,南仁东需要“名分”。毕竟FAST是一个耗资巨大的工程,想要顺利通过立项、获得经费支持并不容易。

2006年,在一次中国科学院院长大会上,他抢着发言,向路甬祥院长“喊话”:“第一,我们干了十年,没有名分,我们要名分,FAST 到底是怎么回事儿,有没有可能立项?这么多人,二十多个大专院校、科研院所。”“秘书长,给个小名分。但启动立项进程之前,必须有国际评审会。”路院长指示。“第二,我们身无分文,别人搞大科学工程预研究,上千万,上亿,我们囊空如洗。”“计划局,那就给他们点钱。”路院长笑答。

那几年里,南仁东顶着巨大的压力,开始自掏路费,满中国“化缘”。他一家单位挨一家单位地去谈,给他们详细讲解FAST项目是什么,建成后能做什么。最终,厚厚的立项申请书上出现了20多个合作单位的名字。

2006年,立项建议书终于提交。在最后的国际评审中,南仁东用英文发言,提前把整篇稿子背下来。评审最后国际专家开玩笑:“英文不好不坏,别的没说清楚,但要什么说得特别明白。”

2007年7月,历经13年,FAST作为“十一五”重大科学装置终于正式被国家批准立项。2011年3月,村民搬迁完毕,FAST工程正式动工建设。开工那天,南仁东在洼地上,默默看着工人们砍树平地,他对身旁的工作人员说:“造不好,怎么对得起人家?”

2016年9月25日,国家重大科技基础设施FAST在贵州平塘县大窝凼落成启用。它的接收面积相当于30个足球场,不仅在尺寸规模上创造了世界纪录,而且在灵敏度和综合性能上也登上了世界之巅。“令人痛惜的是,南老师让中国睁开‘天眼后,却闭上双眼离开了我们。”韩博叹道。

创新—“战术型老工人”精益求精

2011年3月,筹备多年的FAST正式开工建设。

其中最难的,是技术攻关。工程的建设艰难程度远超想象。它不仅涉及天文学、结构工程、岩土工程等几十个不同的专业领域,而且关键技术无先例可循、关键材料急需攻关,现场施工环境也异常恶劣、复杂。

南仁东却硬是凭借自己的执着和勤奋,带领一群有着同样科学梦想的人,把不可思议的设想一步步变成了现实。

“我常常感到愧疚,如果我们不这么‘折腾他,是不是师兄不会走得这么早?”彭勃说的“折腾”,是指在FAST概念酝酿期,一些科学家提出一种“主动变形反射面”技术,能让不会动的望远镜动起来,从而更灵活地观测宇宙。看了彭勃递来的这项技术方案后,南仁东说:“你给我找了一个‘大麻烦,把我逼得没有退路了。” 彭勃和南仁东都是中科院院士王绶琯的学生,又因“中国天眼”成为22年的工作搭档,亲历了从选址到预研、再到建设竣工的全过程。

当时,FAST团队已经设计了许多新技术。如果还要在8座“鸟巢”那么大的洼坑里,铺满每一片都能动的镜片,难度之大、风险之高,可以想象。

天体无线电波的固有本性,是射电天文观测的一个棘手难题。天体的无线电波是平行的,当反射面是球面时,无线电波会汇聚成一条线,只有当反射面是抛物面形状的时候,它才能匯聚成一点,进入到接收机。为了克服这个难题,南仁东带领工程师们想出了一个绝妙的设计——主动变形反射面,它可以使球形的反射面实时变形为抛物面。

为了建成世界上最先进的望远镜,南仁东揽下了这个“大麻烦”,最终带队攻关,使其成为FAST三大创新点之一。这个设计在世界上绝无仅有。通过控制近万根钢索所组成的复杂的索网结构,FAST系统可以灵活地控制由4450块独立面板所组成的反射面,对准天体目标,再由6根钢索拖动重达30吨的馈源舱,抵达焦点位置,实时接收天体发射的电波。

当第一眼看到FAST时,SKA国际组织前任总干事理查德·斯基利说自己所能想到的第一个词就是“震惊”:“这是一个令人震惊的设计理念。”

这种种技术难题的创新性解决离不开南仁东的精益求精。

可以说,南仁东是FAST工程团队中最勤奋好学的人。FAST涉及的专业领域很多,每个领域都有专家提出不同意见。作为首席科学家和总工程师,南仁东必须做出决策。而要做出正确的决策,就必须懂行。

报告团多名成员介绍,南仁东自称“战术型老工人”,不但是天文学家,而且懂工程工艺。工程伊始,要建一个水窖。施工方送来设计图纸后,他迅速标出几处错误,退了回去。对方惊讶极了:这个搞天文的怎么还懂土建?后来他们才知道,南老师是“战术型老工人”, 在审核危岩和崩塌体治理、支护方案时,不懂岩土工程的他,用了一个月的时间学习相关知识,对方案中的每一张图纸都仔细审核。最后,他指出了方案中的不少错误,还提出了许多非常专业的意见,令合作单位的专家们刮目相看。

这方面的特长,与南老师的人生经历有关。他从清华大学毕业时,恰逢“文革”,于是下乡接受再教育,在无线电厂做过收音机、电视机,还在工厂里做过工匠。这段坎坷的经历,丰富了他的工艺技术储备和人生阅历,培育了他精益求精、真诚质朴的品格。

报告团成员说,南老师是一个通才,工程上无论遇到什么难题,人们都会找他商讨解决之道。他还身先士卒,长期呆在施工现场,睡工棚、跑工地、爬高塔,叫得出许多工人的名字。

而今,斯人已逝,但这位“老工人”科学家把国之重器留给了我们。运行至今,“中国天眼”已探测到数十颗优质脉冲星候选体,9颗新脉冲星得到国际认证,震动了国际天文学界。

执着—为选址走遍西南大山

22年逐梦之旅充满艰难险阻。选址阶段,南仁东带着300多幅卫星遥感图,几乎走遍了我国西南的所有大山,踏遍了大山里的所有洼地。“几十个大大小小的村寨,南老师去了;一些当地农民走着都费劲的山路,南老师去了;一些从未有人踏足的荒野,南老师也去了。”

那时,选址团队平均年龄是30多岁,而南仁东已年过五旬。山上道路陡峭湿滑,他干脆手脚并用地攀爬。有一次,选址团队要爬山去看一个洼地,正好下着大雨。同事们都劝他,年纪这么大,别上去了。可他执意要去,没想到攀爬时脚下一滑,一下子滚了下去。周围全是悬崖峭壁,幸好有两棵小树挡住了他。这样的险情,整整伴随着南仁东12年。

在实地勘察80多个洼地后,他终于带领团队找到了建设FAST的最佳台址—贵州平塘县大窝凼。

从1994年到2006年的十多年间,世界上多了一位名叫南仁东的“勘探者”和“推销员”。

寻找一个又圆又大的“坑”,是建造前提。南仁东带人走进贵州山区,看了好几百个“坑”。直到有一天,踏上大窝凼。这是一大片漏斗天坑群,像天然的巨碗。四周的青山抱着一片洼地,山上郁郁葱葱,几排灰瓦的木屋陈列其中,鸡犬之声不绝于耳。南仁东站在窝凼中间,兴奋地说:“这里好圆。”村民至今还记得,南仁东追着当地人较真发问的样子—“下雨了会不会有落石滚下来?”“这里天气到底怎么样?”

选好地址,南仁东正式提出了利用喀斯特洼地建设射电望远镜的设想。但他知道,这种大工程的立项非常艰难。不立项就没有钱,没有钱就没有团队。初期勘探结束后,大多数人都回到了原先的工作岗位,只有南仁东满中国跑,寻求合作单位。天文台没钱,他出差就坐火车,从南到北,又从东到西。他的立项申请书上最后出现了二十多个合作单位,大概有3厘米厚。他还设法多参加国家会议,逢人就推销项目,“我开始拍全世界的马屁,让全世界来支持我们。”经历了最艰难的十多年,FAST 项目逐渐有了名气。

在日常工作和生活中,南仁东更喜欢被大家称呼为“老南”。闲暇之余,他会跟助手姜鹏讲起他的人生故事。大多时候,他对同事和学生们的态度都很随和。但如果遇到对待工作不认真的人,他可是丝毫不留情面。

一次,FAST测试小组副组长李辉拿着做好的馈源力学仿真实验方案向南仁东汇报。“一上来,就先问了我三个问题:‘多大尺度?‘在哪进行?‘阻尼多少?结果我一个都没答上来。南老师当即就严厉批评了我。”李辉说。

在选址工作方面,他眼里容不得一点瑕疵。很多参与FAST项目工作的同事都有被南仁东问住的经历。每到这个时候南仁东就会板起面孔,冷得让人不敢看他。“这让我们不敢有半点懒惰和马虎。”李辉说。

虽然南仁东对选址工作要求严格,但他并不专横,愿意倾听大家的意见。

FAST索驱动系统的负责人潘高峰就跟南仁东起过“争执”。那是在台址开挖时,施工方提议换一张新的地形图。可当时任务周期特别紧张,潘高峰了解到新的地形图与旧的地形图区别很小,认为可以不换,否则会耽误工期。但南仁东觉得有必要更换。

“我从楼下追着他到了楼上,因为急,说话语气难免有些冲。最终,南老师又仔细比较了两个地形图,接受了我的意见。”潘高峰说,“只要你能够解释通,他會很虚心地听取并接受你的意见,从不会把这些争执放在心上。”

没有南仁东,就没有FAST。

2016年9月25日,祖国西南,苗岭深处,“天眼”睁眼,中国又添一件大国重器,傲视太空,深探苍穹。

中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平发来贺信,向参加研制和建设的广大科技工作者、工程技术人员、建设者表示祝贺。习近平在贺信中指出,它的落成启用,对我国在科学前沿实现重大原创突破、加快创新驱动发展具有重要意义。

项目启动,南仁东成为首席科学家之后变得尤其忙碌。他参与到 FAST 设计的每一个环节当中,参加每一次会议。成员在做决定之前都要来听听他的意见。

关键技术无先例可循、关键材料急需攻关、核心技术遭遇封锁……从预研到建成的22年时间里,南仁东带领老中青三代科技工作者克服了不可想象的困难,实现了由跟踪模仿到集成创新的跨越。

“我谈不上有高尚的追求,没有特别多的理想,大部分时间是不得不做。”南仁东说。“人总得有个面子吧,你往办公室一摊,什么也不做,那不是个事。我特别怕亏欠别人,国家投了那么多钱,国际上又有人说你在吹牛皮,我就得负点责任。”概括而言,便是踏踏实实做事,认认真真追梦。

2016年9月,南仁东重新回到“大窝凼”,在二十二年之后怀着不同的心情重新站在山头,目睹经历了漫长岁月的“天眼”正式启用。这项雄伟的工程从此将在此处凝望太空,默默坚守,或许某天,就能接收星外文明发出的第一声啼鸣……

(摘编自《人民日报》等)

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