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    作者:丁蘇雅 徐競然 來源:《國科大》 發布時間:2019/7/17 16:28:21
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    你好FAST,我是你的工程師

     

    2015年11月,當6根鋼索拖動著重達30噸的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)的饋源艙(代艙)緩緩升起時,朱文白提到嗓子眼的心終于放下來了。

    “那時候我覺得差不多了,這事能做成”,從國家天文臺博士研究生到500米口徑球面射電望遠鏡饋源支撐系統總工程師,朱文白跟隨著導師南仁東見證了FAST的成長。

    “我們是誰?我們從哪里來?茫茫宇宙中我們真是孤獨的嗎?人類之所以脫穎而出,從低等的生命演化成現在這樣,出現了文明,就是有著一種對未知探索的精神。”南仁東生前曾說,“別人都有自己的大設備,我們沒有,我想試一試。”

    從1994年6月國家天文臺(原北京天文臺)設立大射電望遠鏡LT課題組,到2016年7月3日,最后一塊反射面單元的吊裝成功,這個創造世界射電天文界新歷史的500米口徑球面射電望遠鏡終于結束了長達22年的建設歷程。

    電視紀錄片中,南仁東站在鋪設好的圈梁上,半側著身子望向鏡頭,眼中氤氳著欣慰說:“這是一個美麗的風景,科學風景。”

    哲學家康德說過,世界上有兩樣東西能深深震撼我們的心靈:一個是心中崇高的道德準則;另一個是頭頂璀璨的星空。

    “感官安寧,萬籟無聲,美麗的宇宙太空以它的神秘和絢麗,召喚我們踏過平庸,進入到無垠的廣袤。”而在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特洼坑中,有這樣一群人,他們正續寫著人類與星空的緣分。

    但他們并不是天文學家——你好FAST,我們是你的工程師。

    過去

    6月初的貴州依然有些許涼意,3個半小時的車程過后,車子從貴陽市駛入平塘縣克度鎮,原本這條只有省道和山道的路程大約是需要顛簸七八個小時的。

    漸漸地,車子駛入了一片與世隔絕的郁郁蔥蔥,映入眼前的洼地中,靜靜地佇立著一個現代機械美感與自然環境完美融合的工程奇跡。

    遠遠望去,FAST就像一口直徑500米的大鍋,“鍋沿”周圍的“灶臺邊兒”上矗立著6座近百米的高塔,每座塔的上方伸出一根向中間延伸開來的鋼索,拖動著一個形狀不規則的白色艙室在150米的空中移動,艙室的下方是由4450塊三角形面板拼合而成的“鍋面”,而隱藏在“鍋底”下方的數千根鋼索編織成的索網,是支撐這口大鍋和牽引“鍋面”移動、變位的主要力量。

    “苦啊,那時候條件真的很艱苦”,坐在500米口徑球面射電望遠鏡綜合樓大廳的米色沙發上,朱文白笑著回憶起那段爬坑底,睡工棚,與蛇鼠蟻蟲“殊死搏斗”的日子。

    1996年朱文白碩士畢業,本著對天體物理學的熱愛加入了南仁東率領的FAST團隊,成為第二批參與進項目組的人,現如今早已成為團隊里的“老人”,也是六塔、六索和艙構成的饋源支撐系統的總工程師。

    “上個月剛剛完成了部分項目的驗收,望遠鏡各個系統的運行也已經基本穩定了,接下來就是調整和優化的事情了。”他深深地松了一口氣。

    整整23年,他慶幸自己參與了項目建設的整個過程,“就像是編劇編了一幕戲劇,從創作劇本到公演,再到最后拿到奧斯卡獎的感覺。”

    起初,FAST團隊只有5個人,團隊遵循著“小核心大外圍”的發展路線,憑借著南仁東的個人魅力和四處的宣講,吸引了20所左右高校和研究所中的近百人逐漸參與到項目的建設中來。1998年年底,FAST入選中國科學院知識創新工程首批重大項目,這成了真正的轉折點,但機遇到來的同時,問題也隨之而來。

    經過多次勘測與比對,項目組最終從300多個候選洼地里面將臺址選定在了貴州省平塘縣大窩凼,南仁東曾說,“我們非常幸運,我們選到了地球上獨一無二的,最適合FAST建設的臺址。”

    但臺址的確定僅僅是開端,要讓這個龐大的裝置達到毫米級的精度殊為不易。

    索網結構是FAST主動反射面的主要支撐結構,是反射面主動變位工作的關鍵點。索網制造與安裝工程也是FAST工程的主要技術難點之一。望遠鏡反射面主體巨大,重達2300噸,并且要求每塊反射板都可以隨意變形,因此要求背后控制反射板的索網既要能夠承受巨大的重量,又能夠持續使用幾十萬次,傳統的剛性結構索網顯然無法滿足這一要求。

    “沒有先例”,為了解決這一難題,南仁東和王啟明坐著北上的火車,踏上了漫漫“求索”之路。“2003年的平安夜,我和南總坐了一宿的火車到了哈爾濱,白天談事談完了,南總又是不喜歡打擾人的性格,我倆還沒吃飯就急急忙忙趕到火車站,就在秋林商店買了幾個大面包啃著吃,然后又是一宿的火車回北京。”事隔十幾年,所有與FAST相關的情節王啟明依舊記憶猶新。

    在與哈爾濱工業大學等高校的合作中,經過反復的“失敗—認識—修改—完善”過程,歷時一年半,團隊最終完成技術攻關,制作出了能夠帶動面板運動的柔性鋼索。

    墨藍色的工作服,少言低調的性格,再襯上常年野外作業曬出的小麥色膚色,不熟悉的人可能會誤將這個FAST主動反射面系統的總工程師認作現場的工人。

    但其實,那件墨藍色的工作服是“老FAST人”身份的象征,因為年代久遠,擁有且還能保持完好的人不多,最珍貴的地方是工作服的袖子上,還繡著王啟明的名字。

    “索網結構直徑500米,整個索網共用了6670根主索、2225個主索節點和相同數量的下拉索。”王啟明說,“長度11米的主索索段精度控制到1毫米以內,主索節點的位置精度達到5毫米,索構件拉伸疲勞應力幅值不能低于500Mpa。”他總是能夠脫口而出與索網相關的數據并精確到個位數。

    從奧運村到密云,從貴陽到平塘,“不知不覺地就走了這么多年,工期在那里,項目壓力很大”。“不知不覺”是王啟明反復提及的詞,哪怕壓力大得晚上睡不著覺,頭發一茬茬地白,王啟明卻“幾乎沒猶豫過,沒迷茫過,想的都是怎么解決”。自2012年圈梁等設備開始進場以來,他就成了貴州黔南地區大窩凼洼地的“常住人口”,也是那幾年春節最后一個離開現場的人。

    雖然“啟明”二字是家中論資排輩的結果,但是冥冥中注定的緣分讓王啟明的一生都與FAST交纏。直到該退休的年紀,他想“該陪陪家人了”,幾十年來他自覺對家人虧欠了太多,錯過了孩子的成長,妻子的手術做完了他才知道。而對于FAST,這個他看著長大的“孩子”,他也知道“自己只能送上一程,是時候把接力棒交給下一代年輕人了”。

    技術需要傳承,王啟明始終這么認為,“科學沒有灰色,非黑即白。但技術不行,技術要中庸一點,要大家一起做。”

    現在

    現場工作總是繁雜中自有規律。

    晚飯后的散步似乎已經成為團隊成員固定的消遣活動,大家三三兩兩地談笑著,食堂門口趴著的兩條流浪狗沖著過往的熟悉面孔慵懶地搖晃著尾巴,一切靜謐而美好。

    每晚7點30分,100平見方的總控室里陸續站滿了各個分系統的工程師,他們把每晚的例會稱作“730會議”,會議匯報當天工作中遇到的問題,討論第二天的工作安排,與傳統語境下冗長的工作會議不同,“730會議”通常5~10分鐘便結束了。

    人潮散盡,這個堪比FAST“大腦”的總控室里只留下了當晚值班的工作人員,看了一眼顯示屏上的數據,一切正常,張博把身體放松在電腦桌前的座椅上。FAST團隊主要是由天體物理和天文技術方法兩個截然不同的專業領域的人員組成,這個爽朗的天津女孩是現場為數不多的天文學者之一。

    “如果某一段電磁波突然出現大范圍的波動,就說明有特殊情況,說不定是外星人的信號呢”,張博指著電腦屏幕說,“脈沖星也是在這觀測到的。”原來這些驚天動地的發現誕生得如此安靜。

    晚上9點多,總控室里的計算機集群還在嗡嗡作響,鋪滿墻壁的監測畫面被電子屏幕均勻地切割,望遠鏡正在快速運轉著,電腦屏幕前,幾個平均年齡不足30歲的工程師正小心翼翼地查看著觀測的進展。

    觀測間隙,當總控室里的前輩、王啟明的博士生雷政講起初入FAST團隊的艱辛時,這些年輕的后輩們逐漸靠攏過來,豎起耳朵仔細聆聽著,試圖通過碎片的講述拼湊出過去的故事。他們大都是中國科學院大學和貴州大學、貴州師范大學聯合培養的碩博畢業生,也是FAST團隊中的新生代力量,而對于過去,他們更多的只是聽說。

    郝巧莉也是這些新生代的力量之一。見到郝巧莉時,她正被其他單位的工作對接人誤會,她舉著電話認真解釋,對方卻直接刪除了她的微信,她的臉漲得通紅。

    “成熟”的職場上,郝巧莉此刻或是能收到同事們的安慰,又或是同事們的“假裝沒看見”,但現實卻并非如此。

    郝巧莉騰地一聲坐在椅子上,辦公室里隨即爆發出哄堂大笑聲。有同事正好剛進門,立馬收到別人熱情的劇情簡介,“你知道么,這么好脾氣的郝巧莉居然能被人拉黑!哈哈哈!”

    這樣的場景仿佛回到了高中課堂,沒有虛情假意,也沒有冷眼旁觀,郝巧莉氣著氣著也氣笑了,大家互相調侃,剛才的不愉快翻篇了。

    如果說,最初吸引郝巧莉的是擺放在貴州大學門口的FAST團隊的宣傳海報,那么現在,最吸引她的無疑是單純而輕松的工作氛圍,幾乎每一位接受采訪的成員都會提及,“我很喜歡這里的工作氛圍。”

    或是身著深紫色的、印有FAST標志的工作服,或是身著一身簡單的休閑服,沒有固定的坐班制度,也沒有森嚴的等級隔閡,每個人都仿佛分工明確的“螞蟻”穿梭在這座集辦公、住宿、休閑和食堂于一體的綜合樓里,保證FAST運轉系統的正常運行。

    “無論我們是哪個系統的,所有人之間都互相認識,關系就是這么鐵。”與郝巧莉共同負責科學觀測和數據存儲與管理工作的黃夢林笑著說,“現場30多個人中只有7個女孩,其中有3個都在這里找到了愛情。”

    因為在大山里工作得太久了,人們習慣于把坐班車去貴陽叫“上去”,把回到FAST叫“下來”,透過黃夢林工位旁的窗子向外看,目之所及都是青山綠樹。偶然的一次北京出差,剛踏進地鐵,她感覺“人太多了,有點恐慌”。

    到目前為止,天文學家們觀測數據的保存和分發全部都流經于黃夢林和郝巧莉之手。“也不要把我們想象成一心奉獻的,雖然是服務FAST的,但我們有自己的職業自豪感,當FAST發現了點什么時,我們覺得與有榮焉。”

    晚上10點過后,工作基本告一段落,男子五項(足球、籃球、羽毛球、兵乓球、臺球)和女子三項(羽毛球、乒乓球、臺球)也偃旗息鼓。

    幾個加班的同事走進一樓的咖啡廳,熟練地在冰箱里拿出幾粒牛肉丸放進烤箱里,而后倒滿一杯飲料或是沖泡一杯咖啡,在閑聊中等待著牛肉丸發出滋滋啦啦的聲響。

    剛剛結束了一場學術報告的咖啡廳里平添了幾分煙火氣。

    未來

    從綜合樓到大窩凼往返大約需要1萬步,王啟明熟悉FAST的每條小路。

    他的微信簽名是“大窩凼”,微信頭像則是一張FAST的照片,照片是只有老資歷的內行人才知曉的FAST景致。順著盤旋狀的坡道溜達到“鍋底”,然后打開手機閃光燈向上仰拍,閃光燈照亮了2225個索網節點上的2225個反光棱鏡,于是,碧藍的夜空下,閃閃點點的是人造的星海。

    讓人情不自禁想起一句“醉后不知天在水,滿船清夢壓星河”。

    目前,FAST的建設工作已經告一段落,但新的挑戰接踵而至——望遠鏡的調試工作。如何能讓FAST具備更高的靈敏度,更好地完成任務,這一重擔落在了由孫京海、甘恒謙等FAST團隊第二代和第三代的中堅力量組成的調試組肩上。

    “人是宇宙解釋自身的方式”,中國科學院大學天文學院研究生二年級學生殷家寧脫口而出,他也是FAST總工程師姜鵬的學生。

    但這句話是怎么出現在他腦子里的,他說不清,“就是一個直覺”。

    因為迷戀希臘神話和中國傳說中那片瑰麗的星空,殷家寧對天文的興趣從小就燃起,但愛好者和研究者,并不一樣。“愛好者是只愛一個結果,但研究者要了解結果背后的本質。”

    本科修讀力學,矢志跨專業轉到天文學后,殷家寧度過了一個無比充實的研一生活,“把所有能選的和天文有關的課程都選了,度過了一個非常酸爽的考試周——一連五天,上午一門,下午一門。”隨后,他再次面臨著選擇。

    在“喜歡星系計算,想成為天文學家”的誘惑面前,殷家寧還是決定先去做一個“支持天文學家”的人,畢竟“支持的是FAST的工作,前無古人,絕無僅有”。目前,殷家寧的研究主要是進行FAST饋源支撐系統的動力學優化,為以后的優化控制做準備。

    在其他人看來,殷家寧常呆呆地枯坐在電腦前一動不動,但沒人知道,這個男孩正在大腦里進行著一場場艱苦的跋涉,一場場極其消耗心力的思維游戲。他反復自我問詢“我的理論模型能不能建成?能不能有用,能不能提高FAST的觀測效率?”

    同樣,他也在不斷打破既有認知又不斷重建中循環。在深陷迭代法始終無法建模成功許久后,他想,那近似法是不是可以?一試,果然成了!那瞬間,殷家寧稱之為“渾渾噩噩里的一點靈光乍現,解脫了”。

    “俯視著,像一汪大湖”,殷家寧回想起了第一次見到FAST的情景,“天文學的一切都建立在觀測的基礎上,而大科學裝置就是觀測的基礎,如果沒有它,整個科學前沿無法推進。觀測設備的提高,對天文領域都是很重要的問題。”

    但殷家寧沒有說全的是,FAST影響的可不僅僅是天文領域。

    毗鄰FAST的克度小鎮被媒體稱為“被大鍋改變的小鎮”。FAST觀景臺、天文體驗館、天文時空塔、天文望遠鏡形狀的路燈和天文科普宣傳文化墻……這座被稱為“天文小鎮”的地方赫然充滿著眾多科幻與天文的元素。

    很難想象,幾年以前這里還是一座深居大山的貧困小鎮,但在FAST落成一年內,就吸引了來自世界各地的24萬名游客,旅游業拉動了周邊經濟,有村民一年的收入翻了7番;旅游業也改變了地方生態,天文學課程第一次出現在孩子們的課表上,與貴州省高校的合作也吸引了人才的回流……

    中國科學院國家天文臺高級工程師、現任平塘縣委常委掛職副縣長的朱明是聯結FAST和地方政府的一條關鍵“紐帶”,他正積極推動當地中小學普及天文基礎課程,“這里的民眾都感受到了FAST帶來的改變,我們也希望,未來這里的孩子們走出去的時候,可以驕傲地告訴別人家鄉的‘天眼’究竟是什么。”

    深夜11點半,這棟融合了傳統吊腳樓特色的現代木質建筑安靜下來了。

    張博準備回到宿舍休息。綜合樓走廊環形連通著,人在各個角度都能被看到,所以人找人也不必鋪墊。

    “張博,過來看看這是怎么回事。”一位同事從樓上的走道向下探出頭來扯著嗓子喊道。

    “好嘞,馬上!”張博仰著頭朝樓上應道,然后噔噔噔踏著樓梯上去……

    “我們這個團隊,有不能忘記的初心:我們要做一臺好用的望遠鏡!我們有未來美好的愿景:希望后來者們用好這個設備。我們有必須接受的現實:我們是工程團隊,盡管工程做得如火如荼,但未來的舞臺中心一定屬于科學家,我們甘當綠葉,陪襯他們的光輝。但我們還有點奢求:我們希望不會被忘記……”姜鵬在一次演講中說。(作者系國科大記者團成員)

     
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