“中国天眼”，捕捉宇宙的“呢喃”

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编者按 工程师是推动工程科技造福人类、创造未来的重要力量，是国家战略人才力量的重要组成部分。2024年初，“国家工程师奖”表彰大会在京召开，81名个人被授予“国家卓越工程师”称号，50个团队被授予“国家卓越工程师团队”称号。这些“国家工程师”参与铸就的大国工程是中国创新、中国力量的彰显。即日起，本报约请部分获奖工程师和工程师团队，讲述大国工程建设中的故事，带领读者领略大国工程的创新之美、创造之力。

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）已发现800余颗新脉冲星。这是国际上同一时期所有其他望远镜发现脉冲星总数的3倍以上。

这一优异成绩得益于“中国天眼”的世界领先性能。FAST，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼（dànɡ），由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等系统构成。

FAST是当今世界最大的射电望远镜，发射面积相当于30个标准足球场大小，俯瞰时像一口银色大锅。如果给这口“大锅”倒满矿泉水，全球70亿人平均每人可以分到4瓶。

“中国天眼”工程团队由南仁东先生于1994年创建。我从2009年开始参与FAST建设，2018年成为FAST总工程师。FAST的巨大工程体量、超高精度要求及特殊工作方式，向工程团队提出了前所未有的技术挑战。

比如，中国天眼索网跨度500米，精度要求却达到2.5毫米，同时要保证实现由球面到抛物面的频繁变位功能。面对这项复杂工程，我们研制出疲劳性能达到500兆帕的超高性能钢索，也就是说，钢索承受拉力达到500兆帕时不会发生断裂，达到当时国内外相关标准规定值的2.5倍以上。

我们还发明了串联拉索沿导索空中累积滑移扩展施工方法，实现贵州山区复杂地形条件下大跨度、复杂索网结构的快速安装。最终，我们研制了世界唯一一个采用主动变位工作方式的超大型索网结构。

此外，我们还研制了世界上最大跨度柔性索驱动的馈源高精度定位系统。FAST馈源舱重量达30吨，利用6根钢索组成的600米跨度索驱动系统对其进行定位控制，馈源舱内设置6自由度并联机器人进行二次精调，最终实现了在140米高空、206米范围内达到10毫米的定位精度。这就好比风筝在140米高空飞行，运动范围是直径206米的圆圈，我们对风筝进行控制的误差不超过10毫米。

耗时4年，我们制造出了突破10万次弯曲疲劳寿命的48芯动光缆，同时让信号衰减达到最低，不仅达到了FAST工程的要求，还刷新了当时的世界纪录。

自成立以来，FAST团队攻克了相位阵接收机系统、微弱信号探测技术研究、超高疲劳性能钢索等多项世界级难题。这些技术成果不仅满足FAST特殊工作方式的需求，而且确保FAST在贵州野外气候条件下具备全天候、高精度运行能力。

与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST的灵敏度提高了约10倍。这让FAST有能力捕捉极其微弱的电磁波信号，让科学家得以倾听来自宇宙深处遥远的“呢喃”，帮助人类探寻脉冲星、快速射电暴、星系形成演化、引力波、黑洞等未知的宇宙奥秘，不断拓展人类的认知边界。可以说，FAST是人类的“千里眼”和“顺风耳”，帮我们探索光年之外。

千里之行，积于跬步。过去的20多年里，我们工程团队一步一个脚印，最终实现我国射电天文由追赶到领跑的跨越式发展。FAST还激发了广大青少年对科学的兴趣，以南仁东为代表的科学家和工程师队伍攻坚克难的故事，丰富了科学家群体的人文内涵，形成了公众向往科学的浓厚氛围，对时代和社会都具有重大意义。

回首FAST建设历程，我觉得自己比较幸运，博士毕业就遇到这么有吸引力的工程项目。参与并见证FAST从无到有、从不可能到可能的过程，是一段很享受的旅程。

现在，FAST工程团队有150多人。我们接下来的主要任务是保障望远镜高效平稳运行，继续攻克接收机等关键技术设备难题，提升自主研发能力。同时要居安思危，早日建立以FAST为中心的射电望远镜阵列，提升望远镜性能，保持世界领先地位。

有世界领先的望远镜性能，才会有世界领先的科学成果。在FAST的加持之下，我们相信，新的科学成果还会不断涌现，甚至期待将来某一天发现脉冲星黑洞双星系统！

“中国天眼”，捕捉宇宙的“呢喃”

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