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南仁东 毕生心血筑“天眼”

2019-09-10

科学大观园 2019年20期
关键词:南仁东天眼射电

 南仁东终使“中国天眼”伫立在中国西南,人生只为一事来,历经8000多个殚精竭虑的日子与近百次失败,  南仁东身上蕴藏着中国知识分子深厚的家国情怀。

1993年,获悉科学家们在日本东京的国际无线电科学联盟大会上提出,要在全球电波环境继续恶化之前,接收更多来自外太空的信息,建造新一代射电“大望远镜”时,南仁东做出“咱们也建一个”的决定,这让“南仁东”这三个字,从此与FAST这个射电望远镜密不可分。

随意翻开一本世界科技史著作,射电天文学都是20世纪科技进展中颇为重要的章节之一。在这些穷宇宙之边际的探索中,射电望远镜功不可没。自那以后,世界各国开始建造更大口径、更灵敏的射电望远镜来破解更多来自宇宙的秘密。

作为一名天文学家,南仁东不可能不知晓这段天文史。正因如此,24年前,时任中国科学院北京天文台副台长的南仁东,便敏锐地抓住了契机,提出:“在中国境内建造直径500米、世界最大的单口径射电望远镜。”

当时,我国最大的射电望远镜口径只有30米,从30米到500米,这是个太大胆的设想,看好的人寥寥无几——建设这样大口径的射电望远镜已不仅是一个严密的科学工程,还是一个难度巨大的建设工程,涉及天文学、力学、机械工程、结构工程、电子学、测量与控制工程,甚至岩土工程等各个领域,且工程从纸面设计到实际建造和运行,有着十万八千里的距离。

“是否有合适的地方?施工难度怎么克服?”这是当时人们最为普遍的质疑。但南仁东认准了这件事。从1994年开始,年近50岁的南仁东开始主持国际大射电望远镜计划的中国推进工作。他大胆提出,利用我国贵州省的喀斯特洼地作为望远镜台址,建设巨型球面望远镜作为国际平方公里阵列射电望远镜(SKA)的单元,并立即启动贵州选址工作。

“为了选址,南老师当时几乎踏遍了那里的所有洼地。”南仁东的学生、FAST工程接收机与终端系统高级工程师甘恒谦回忆,当时,南仁东带着300多幅卫星遥感图,跋涉在中国西南的大山里,“有的荒山野岭连条小路也没有,当地农民走着都费劲”。

访山归来,南仁东心里有了底,正式提出利用喀斯特洼地建设射电望远镜的设想。经过多年的论证,2007年7月,FAST作为“十一五”重大科学装置正式被国家批准立项。

2016年9月25日,500米口径球面射电望远镜(FAST)竣工,最终建成的FAST拥有500米的口径、相当于30个足球场的接收面积。如果在国际上做一个横向比较,FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍;比排在“阿波罗”登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国“阿雷西博”305米望远镜,综合性能提高约10倍。这个世界第一大单口径射电望远镜,可以观测脉冲星、中性氢、黑洞等这些宇宙形成时期的信息,以及捕捉来自外星生命的信号。

从1994年开始主持FAST项目的选址、立项、可行性研究及初步设计,主编科学目标,指导各项关键技术的研究及其模型试验,历经22年,南仁东带领团队最终建成了“中国天眼”。“南老师这20多年只做了这一件事。”他的同事和学生们说。在这8000多个殚精竭虑的日子里,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。

在1995到2006年的10多年间,世界上多了一位名为南仁东的“推销员”。为了寻求技术上的合作,他坐着火车从哈工大到同济,再从同济到西安电子科技大学。他的立项申请书上最后出现了20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10多年,FAST 项目逐渐有了名气。由于他在甚长基线干涉测量VLBI 领域的工作显示度,2006年,南仁东本人不在场的情况下,被国际天文学会射电天文分部选为主席。“我也莫名其妙。”同时,跟各大院校合作的技术也有了突破进展,这给了他底气。

2006年,开了一次科学院院长会议,听取各个“十一五”大科学工程的立项申请汇报,路甬祥院长点评的话音刚落,南仁东就说:“您说完了,我能不能说两句?”。

他说:“第一,我们干了10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,20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。”路院长乐啦。

南仁东以为没有希望了,慢慢走回自己的办公室。正掏钥匙开门的时候,电话响了,是张杰院士。他说:“南老师,你别有挫折感,院长对谁都很严厉,对你是最客气的,你今天得到的比别人都多。”

果然如此。度过了举步维艰的最初10年,FAST项目渐渐有了名气,跟各大院校合作的技术也有了突破性进展。2006年,立项建议书最终提交了。在最后的国际评审中,他用英文发言,提前把整篇稿子背下来了。2006年,立项建议书最终提交。通过最后的国际评审时,专家委员会主席冲上前紧紧握住南仁东的手:“You did it(你做成了)!”

从2011年开工令下达起,在5年半的工程建设过程中,先后有150多家国内企业、20余家科研單位、数千人的施工队伍相继投入FAST建设,这么大的射电望远镜建设,关键技术无先例可循、关键材料急需攻关、现场施工环境非常复杂,工程的艰难程度远超出想象。可想而知,南仁东肩上的担子,压得很重。

在2010年,FAST曾遇到建造以来的一场近乎灾难性的风险。据FAST工程调试组组长、研究员姜鹏回忆,2010年,他们对买自知名企业的10余根钢索结构进行疲劳试验,结果全部以失败告终,没有一例能满足FAST的使用要求。当时,台址开挖工程已经开始,设备基础工程迫在眉睫,可由于购买的材料达不到工程要求,反射面的结构形式迟迟定不下来。

为了解决这个问题,南仁东提出用弹簧作为弹性变形的载体,来解决钢索疲劳问题。然而,用弹簧仍然是行不通的。在姜鹏最后一次向南仁东论述了弹簧方案不可行之后,他清晰地记得,空旷的会议室里,南仁东背着手站在黑板前,盯着那草图,“像一个无助的孩子。”姜鹏说:“我当时很难理解,这样的大科学家也会手足无措。”但他很快就明白南仁东的压力之大。“他寝食难安,天天与我们技术人员沟通,想方设法在工艺、材料等方面寻找解决途径,他背负的责任太重了”。

尽管失败带来了打击,但放弃却绝不是科学家的选择。“造不好,怎么对得起人家?”“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。”这样的话挂在南仁东嘴边。经历了近百次失败,最终,研制出满足FAST要求的钢索结构,让FAST渡过了难关。

在这8000多个殚精竭虑的日子里,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。“南老师推动了世界独一无二的项目。”FAST项目副总工程师李菂说,“他的执着和直率最让人佩服。”

2017年5月,南仁东去美国前,正在贵州调试望远镜的中科院国家天文台研究员、FAST工程调试组组长姜鹏给南仁东去了一通电话。

大致汇报工作后,姜鹏问他:“老爷子,听说你要去美国?”

“是的。”南仁东用低沉的声音回答。

然后,在片刻的沉默后,南仁东突然一反常态地问:“你有时间回来吗?”

姜鹏有点意外,因为南仁东从不会这样问他。两人平时直来直去惯了,从2009年到南仁东那里面试开始,两人之间从来就是这样“肆无忌惮”的。所以他只是直率地回答:“FAST这边事儿太多了,我可能回不去。”

没想到,这句话成了扎在姜鹏心上的一根刺。他没能在南仁东出国之前见上他一面。这样的结局是姜鹏不曾料到的,这样的结局,也唤起了他记忆的潮水。

几年前,FAST项目组遇到一次比较大的变动,南仁东把他叫到办公室,问道:“姜鹏,你说你一个刚毕业两年的小屁孩,我能完全相信你吗?”姜鹏思考了半晌,非常认真地说:“南老师,我觉得你可以信任我。”

这个回答让南仁东有些措手不及,但眼前这个不按套路出牌的年轻人,还是成了他的助理。也因为这样的关系,姜鹏慢慢接触到了南仁东的内心:“他的人生充斥的是调皮、义气,甚至有些捣蛋。我太喜欢了,我甚至嫉妒他具有传奇色彩的人生经历。”

南仁东离世之后,姜鹏打开了南仁东给他的最后一封邮件,回信写道:“老爷子,咱们还能聊聊吗?怎么感觉我的心情糟透了呢?”

姜鹏不知道南仁东在“那边”是否收到这封信。他只知道,他再也不可能收到任何回复了。南仁东不在乎称谓,经常让大家喊他“老南”。大家虽然谁也没有当面喊过,但私下常喊他老爷子。平时他非常注意穿着,但也爱喝可乐,用FAST工程馈源支撑系统副总工潘高峰的话说,他是一个“经常往西装口袋里装饼干,而又忘记拿出来的随性老头儿”。

2015年,南仁东查出了肺癌,术后他说话的声音沙哑了,但他看得开,也很從容,经常拿着登山杖走路锻炼,对工作依然热情如故。

“他没有用语言教导过我要正直、善良、面对疾病要乐观,也没有用语言教导过我工作要执着、兢兢业业、精益求精,更没有用语言教导过我要无私奉献、淡泊名利。”FAST工程馈源支撑系统高工杨清阁说,“但他,行胜于言。”

来源|光明网

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