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中国“天眼”:世界最大单口径射电望远镜20200131

发布时间:2020年02月03日 16:40 | 来源:共产党员电视栏目
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中国“天眼“:世界最大单口径射电望远镜20200131

时长:00:07:26   来源:共产党员电视栏目

 

【主持人】在贵州省平塘县的群山中,有一个网红“打卡地”,它就是被称为中国“天眼”的500米口径球面射电望远镜,简称FAST2020111日,中国“天眼”通过国家验收,正式开放运行,成为全球最大且最灵敏的射电望远镜。二十多年来,科研工作者上下求索,使人类对未知宇宙的探索,有了更深邃、更开阔的视角。

【解说】天文学界通常认为,宇宙中大约70%是暗能量,26%是暗物质,只有不到1%是人类能看见的发光物质。“重大突破,仪器先行”,从宇宙星辰,到基本粒子,人类的科学发现与技术创新离不开越来越强大的科研仪器。上世纪90年代,当世界各国纷纷建造更精密、先进的射电望远镜时,中国在这一领域才刚刚起步。为努力缩小中国与世界先进水平的差距,以南仁东为代表的天文学家提出独立建造射电“大望远镜”的设想。

【采访】时任FAST首席科学家兼总工程师 南仁东:别人都有自己的大设备,我们没有,我挺想试一试。

【解说】当时的南仁东罹患肺癌,因手术伤及声带,他声音嘶哑、说话吃力,但依然带病一次次往返于北京和贵州之间。

【解说】如果把可以建造望远镜的天然洼地比作一个“窝”,那FAST工程最初就是从一万多个“窝”的选择中开始的。实地勘察可不是看看大山、敲敲石头那么简单。从1994年开始,为寻找合适的台址,南仁东带领团队花费了12年光阴。他们带着300多幅卫星遥感图,扎进中国西南一座又一座大山,足迹遍布荆棘丛生的无人荒野。

2006年,FAST项目正式选址贵州平塘的“大窝凼”。这里地处贵州东南部的深山之中,方圆五公里之内没有一个乡镇,远离噪声、空气污染和电磁干扰。它的地貌最接近FAST造型,可以使工程开挖量最小,而且其喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透,不会在表面淤积而腐蚀望远镜。

【现场】开山爆炸

2011325 FAST工程正式开工建设

【解说】从空中俯瞰,中国“天眼”呈现球形网状结构,与周边自然地貌完美融合。它直径500米,相当于30个足球场大小,成年人围着圈梁走一圈,也要40分钟。

【采访】FAST总工程师原南仁东助理 姜鹏:如果把它(中国“天眼”)比喻成一口锅的话,它盛满水的话,全世界每人可以分4瓶矿泉水,所以它的体积是非常巨大的。

【解说】这样一个超级工程,其标杆意义绝不仅仅是体积巨大,它的非凡之处俯拾皆是:由6根钢索控制的30吨馈源舱,可以在140米高空、206米的尺度范围内实时定位;500米的尺度上测量角度能精确到8角秒,这将卫星数据的接受能力提高了100……

【采访】时任FAST首席科学家兼总工程师 南仁东:这个工程最大的问题,它没有传统的建设方案和设计可以借鉴,所用的技术也都是市场上没有的。

【解说】在FAST的建造过程中,索网的制造与安装是最主要技术难点之一。这是目前世界上跨度最大、精度最高的索网结构。近万根钢索组成的柔性索网,托起“天眼”的反射面,并可以随着天体的移动变化,带动反射单元形成瞬时抛物面,从而大大提升观测效率。

【采访】时任FAST首席科学家兼总工程师 南仁东:反射面利用的钢索在望远镜整个的生命周期里,要往复运动几十万次。所以要求钢索要有非常好的耐疲劳特性。

【解说】前期试验中,现成的钢索先后都拉断了。如果材料和工艺层面的问题得不到解决,整个项目就要停滞。项目组经过近百次失败,终于研制出一种超高耐疲劳钢索。在200万次循环加载条件下,它可以达到500兆帕应力幅,这在国际首屈一指。

类似这样的技术难题,中国“天眼”面对的还有很多。面板拼装是一件重复性很高的工作,45万块小面板拼装成4450个单元,只允许2毫米的拼装误差。为保证进程,承担这一任务的中国电子科技集团第54所,在工程现场成立了临时党支部和党员攻关小组。近200人的施工团队,管理和科研骨干中党员约占40%

【采访】时任FAST首席科学家兼总工程师 南仁东:(FAST)建设历时22年了。在这20多年间,有至少30个大专院校、科研院所参加了这项科学工程的探索和研究。建设过程中间,至少几千个工人参与了这个建设。

【现场】安装建成仪式

中国科学院国家天文台台长时任FAST工程经理 严俊:FAST主动反射面,最后一块面板起吊!

【解说】2016925日,中国“天眼”项目落成,进入调试期。参与者们自豪地说,古有十年磨一剑,今有二十年铸“天眼”。

【特技字幕】习近平总书记对FAST项目发来贺信:希望你们再接再厉,发扬开拓进取、勇攀高峰的精神,弘扬团结奋进、协同攻关的作风,高水平管理和运行好这一重大科学基础设施,早出成果、多出成果,出好成果、出大成果,努力为建设创新型国家、建设世界科技强国作出新的更大的贡献。

【解说】最让大家激动的,这天,习近平总书记专门发来贺信,并希望FAST“早出成果,多出成果,出好成果,出大成果”。

【采访】时任FAST首席科学家兼总工程师 南仁东:FAST有五项基本的科学目标,大致都瞄准了这些国际上最前沿的天文方向。

【解说】从201710月首次发现2颗脉冲星,到近日公布的102颗,两年多来,中国“天眼”发现的脉冲星数量超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现数量的总和。

26年前,以南仁东为代表的几位科学家艰难起步,到今天聚起超过百人、能独立自主设计建造大型射电望远镜的强大队伍,几代科研工作者扎根深山、奉献创造。中国“天眼”折射出的是新时代的中国智慧、中国技术、中国力量!

【字幕】用我们的成就,回馈国家,回馈人民,回馈射电天文界——南仁东

责任编辑:dslm
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