中國耗資12億建成世界第一望遠鏡,全靠他堅持了22年

找一個山谷

架起一座望遠鏡

帶著我們的好奇心

聽宇宙的呼吸

1963年,美國科學家在波多黎各修建了阿雷西博射電望遠鏡 (Arecibo Observatory)

直徑305米,是當時世界上最大的射電望遠鏡

阿雷西博射電望遠鏡

射電望遠鏡接收數億光年以外的電磁波,這是宇宙真正的語言

阿雷西博望遠鏡在半個世紀內發現了雙脈衝星,間接驗證了引力波

這是人類天文學史上「分水嶺」式的發現

第一個射電脈衝雙星系統 PSR191316,並獲得諾貝爾獎

20世紀末

通訊工具的大量使用嚴重干擾了射電望遠鏡的監測

望遠鏡要聆聽宇宙的「輕聲細語」,卻被喧嚷的噪音淹沒

普通射電望遠鏡陣

要再次聽到宇宙

只有造個更大、加靈敏的「大耳朵」——新一代射電「大望遠鏡」

而修建大望遠鏡,則是事關中國天文研究在新世紀能否與國際同步甚至領先於世界

這時有一個人向中國科學院提了一個大家想都不敢想的建議

「咱們也建一個吧」

這個人就是南仁東

2016年7月,中國終於有了世界上最大的射電望遠鏡——FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)

500米口徑球面射電望遠鏡

FAST基本數據:

面板:總共4450塊,面板邊長平均約11米左右,全鋁結構,總重約2400噸,共395種尺寸。

促動器:液壓型促動器,最短長度分為1.780米和1.380米兩種規格,促動器數量2225個,每個重量不超120公斤

可觀測最大天頂距:40°

可觀測頻率:70MHz – 3GHz(未來可以升級至8GHz)

波段角解析度:2.9角分

地理坐標:25.6525°N 106.8567°E

照明口徑:300米

深度:134米

張角:112.8°

索網:口徑500米,曲率半徑300.4米,採用短程線分型(最均勻的球面網格劃分方法)總共6670根主索,2225個主索節點、下拉索,總重約1600噸

鋼絲有效截面積:介於280mm2 ~1319mm2 之間300米

下拉索長度:介於1米至60米之間

據說還有專家還計算過,如果在這煮一鍋飯,夠全世界的人一起吃3天

FAST 射電望遠鏡

有了它,天文學家可以測脈衝星、中性氫、黑洞吞噬小天體,探索星體演化、宇宙起源,甚至外太空智能生命等等

探索外太空智能生命

它就像千里眼順風耳

可以讓天文科學家和宇宙有進一步的親密接觸

FAST的總工程師和首席科學家正是南仁東

南仁東

這一次,中國人終於可以說,「外星人,快到碗里來。」

從一句「咱們也建一個吧」到FAST工程主體落成,南仁東花了整整22年

以98.6的平均分畢業(總分100),吉林省理科狀元、被清華大學無線電專業錄取

即使和現在那些被標上「天才少年」的年輕科學家比,南仁東當時也毫不遜色

進入清華,正趕上全國大學生都在風風火火地搞「大串聯」

南仁東趁著熱鬧四處遊玩

從北京經上海轉到廣州,接著是四川陝西甘肅一直越過天山

21歲到了南疆,後來經由呼和浩特返回,終於在畢業典禮之前趕回了學校

窮游什麼的都是南爺爺玩兒剩下的

1966年,中央文革表態支持全國各地的學生到北京交流革命經驗,也支持北京學生到各地去進行革命串聯

畢業後南仁東被下放到吉林長白山附近的車間

長白山廣袤的森林和黑土地,更進一步解放了南仁東的天性

動蕩時局裡,南仁東倒做了個自在的悟空

長白山風景

長白山風光極佳,南仁東索性做起了藝術家

他頭髮留得很長,沉迷畫畫,畫漫畫也畫毛主席像,同時也做工匠、開山、放炮、水道、電鍍、鍛造等

那時的南仁東,是中國版的達芬奇

一身工匠精神的他在長白山區玩得不亦樂乎

還憑著無線電的技能當了無線電廠的技術科長

在工廠待了十年,這裡已經滿足不了南仁東好奇的天性,他決定考天文學的研究生

除了他從小就能知道天上星星的名字外,主要是因為天文考試的資料很薄他覺得也許容易考

即使後來在天文台做了研究員,他也經常穿著一身超越大眾審美的白色三件套西裝

別人眼裡,他更像是一個藝術家而不是科學家

天文研究需要到世界各地進行觀測,南仁東也已經飛遍全球

他主持國際會議,使用國際甚長基線網對活動星系核進行系統觀測研究,實現了VLBI數據分析,在國際天文學界小有名氣

然而多年來四處奔波,借用別的國家的射電望遠鏡,複雜的程序和對新一代研究的延滯都讓南仁東內心感到深深的疲憊和憂慮

早年的南仁東四處奔波

做射電天文研究而沒有射電天文望遠鏡,就像悟空沒有了十萬八千里的筋斗雲,腳下被綁上了枷鎖

所以,他向中國科學院建議:「咱們也建一個吧?」

為了這一句話,言行無忌的悟空變成了一心護法的孫行者

他在日本做客座教授,一天的工資頂國內一年的工資

直到真正開始做這個射電天文望遠鏡,他才開始比八十一難更殘酷的歷練

從項目一開始,他們就選擇了小數量大口徑射電望遠鏡類型,與國際主流正好相反,整個項目完全不被看好

定下來以後,才發現在中國找一片適合建射電望遠鏡的荒蕪人煙的開闊地域,實在太難了

直到1994年4月,南仁東帶著一群人去了貴州喀斯特窪地,這些窪地是他最後的希望

走了幾百個窩凼(dang4)(水坑),終於看到了綠水村的大窩凼,南仁東站在大窩凼中間興奮地說:「這裡好圓」

貴州喀斯特窪地的一個天然大坑

原來的設想終於有了希望。南仁東和同行的科學家正式提出了利用喀斯特窪地建設射電望遠鏡的設想

預計投資2億美金,然而得到的答覆依然是長久的沉默

這麼大的項目, 不僅是科研資金的風險,也勢必影響中國天文研究的整個研究方向

但是不立項,就沒有一切。南仁東必須在技術上給出有力的證明

2004年南仁東做客百家講壇

悟空為了一心護法,放下了驕傲,成了行者

南仁東找回了青年時期從事多工種和環遊全國的經驗技能

只不過這一次,他要做個「小推銷員」開始自己的全國巡演了

「我開始拍全世界的馬屁,讓全世界來支持我們」

這馬屁一拍就是十一年

1995年到2006年南仁東的立項申請書上出現了二十多個高校科研合作單位

項目有了一定的知名度,技術也有了一定的突破進展

2006年,在立項申請書最後的國際評審中,五十二歲的南仁東已經在這個項目上鑽了十二年

他用英文發言,並且提前備下了整篇稿子。悟空到了52歲,也還是斗戰勝佛

終於立項成功,項目啟動

FAST射電望遠鏡工程奠基典禮

12年的工程規劃和技術準備,在大多數科研技術項目都是難以想像的

和那些在實驗室研究了兩三年就能宣稱發現能改變世界的技術的年輕科學家不同,中國的老科學家們在科研這條路上走得格外嚴謹和保守

滿臉皺紋的南仁東在指導工作

南仁東成了FAST的首席科學家和總工程師

他幾乎參與到FAST設計的每一個環節中

在這個項目里會涉及到的面很廣,有天文,力學,材料,機械,無線電等等

其他科學家能覆蓋到兩個面就很不錯了,但南仁東幾乎都懂

他的成長經歷造就了他,彷彿他就是為這個異常繁雜的大工程而生

他說:「這是我這一輩子做過的最艱難的事」

直到這個項目主體落成,南仁東已經在「為中國建一個世界上最大的射電望遠鏡」這件事上堅持了二十二年。

二十二年的辛勤籌備不會白費。FAST在技術層面上也遠遠超越阿雷西博

中國的FAST鏡面直徑更大(500米),望遠鏡的靈敏度是阿雷西博的2.25倍

更為重要的是,FAST覆蓋天空的張角為40°,而阿雷西博只有20°

這意味著FAST能夠輕鬆突破阿雷西博望遠鏡因張角太小所面臨的觀測天區面積小的限制

另外,FAST首次採用輕型索拖動機構和並聯機器人,實現望遠鏡接收機的高精度定位,這與設計建造於50年前的阿雷西博望遠鏡相比已不可同日而語

FAST的出現,必定對中國乃至世界的天文領域帶來巨變

「我談不上有高尚的追求,沒有特別多的理想,大部分時間是不得不做。人總得有個面子吧,你往辦公室一攤,什麼也不做,那不是個事。我特別怕虧欠別人。國家投了那麼多錢,國際上又有人說你在吹牛皮,我就得負點責任。」南仁東輕描淡寫地帶過了自己二十二年來在這個項目上的投入和堅持

他沒有說夢想,也沒有說這一路走來的艱辛

只是,「一點責任」而已

在這個連科研都頻頻作假的時代,南仁東這沉潛的二十二年是一個中國傳統的科學家身體力行「科研的本分」

專註、踏實、勤勤懇懇,哪怕一生只完成這一件事


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