作為世界上最大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，“中國(guó)天眼”（FAST）安靜地坐落在我國(guó)西南一隅。自建成以來，它已助力科學(xué)家取得多項(xiàng)重磅成果。
近日，中國(guó)脈沖星測(cè)時(shí)陣列研究團(tuán)隊(duì)宣布利用FAST探測(cè)到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)，讓人類終于站在了期盼已久的納赫茲引力波觀測(cè)窗口前。
未來，面對(duì)新的科學(xué)任務(wù)，F(xiàn)AST準(zhǔn)備好了，再出發(fā)！
“我們始終牢記習(xí)近平總書記的殷殷囑托，立足國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的使命定位，發(fā)揮集中力量辦大事的優(yōu)勢(shì)，為早日實(shí)現(xiàn)‘四個(gè)率先’‘兩加快一努力’目標(biāo)要求作出貢獻(xiàn)。”FAST運(yùn)行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬表示。
重磅成果頻傳
近日，中國(guó)脈沖星測(cè)時(shí)陣列研究團(tuán)隊(duì)在我國(guó)天文學(xué)術(shù)期刊《天文和天體物理學(xué)研究》（RAA）在線發(fā)表論文稱，F(xiàn)AST通過對(duì)57顆脈沖星的監(jiān)測(cè)，首次“看見”了來自深遠(yuǎn)宇宙的漣漪——納赫茲引力波。
同日，來自歐洲—印度、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)的另外3個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)也宣布獲得納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。在天文學(xué)家看來，對(duì)納赫茲引力波進(jìn)行探測(cè)，有助于理解超大質(zhì)量黑洞的增長(zhǎng)、演化及并合過程。
在這場(chǎng)20年前就開始的國(guó)際天文競(jìng)賽中，中國(guó)科學(xué)家后發(fā)先至，僅用3年5個(gè)月就成功驗(yàn)證了40年前的理論預(yù)言，科研團(tuán)隊(duì)為此深感自豪。
“我們利用中國(guó)自主設(shè)計(jì)和建造的大科學(xué)裝置開展原創(chuàng)性研究，成果發(fā)表在中國(guó)本土的學(xué)術(shù)期刊上，我國(guó)在這一領(lǐng)域與國(guó)際同步達(dá)到領(lǐng)先水平。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/北京大學(xué)研究員、中國(guó)脈沖星測(cè)時(shí)陣列研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李柯伽表示。
除了納赫茲引力波外，F(xiàn)AST也是脈沖星的超級(jí)“挖掘機(jī)”。迄今為止，它發(fā)現(xiàn)了超過780顆脈沖星，是世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備。不久前，憑借超高靈敏度和極強(qiáng)的探測(cè)能力，F(xiàn)AST僅用5分鐘就“抓”到了一個(gè)名為PSR、J1953+1844（M71E）的雙星，其軌道周期僅為53分鐘，是目前發(fā)現(xiàn)的軌道周期最短的脈沖星雙星系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典雙星演化理論提供了關(guān)鍵證據(jù)。
此外，更早一些，發(fā)現(xiàn)迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB20190520B、獲得迄今為止最大的快速射電暴偏振觀測(cè)樣本、在中性氫譜線測(cè)量星際磁場(chǎng)取得重大進(jìn)展……FAST捷報(bào)頻傳，極大擴(kuò)大了人類有效探索的宇宙空間范圍。這些研究成果形成的論文，有8篇發(fā)表于《自然》、2篇發(fā)表于《科學(xué)》。
日夜堅(jiān)守維護(hù)
FAST獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)，助力原創(chuàng)性研究，離不開運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的堅(jiān)守。
很多去過FAST現(xiàn)場(chǎng)的科研人員有過這樣的獨(dú)特體驗(yàn)：在貴州山區(qū)常常有雷雨天光顧，外面下著瓢潑大雨、電閃雷鳴，F(xiàn)AST依然正常運(yùn)行，科學(xué)家在室內(nèi)開展的數(shù)據(jù)接收、處理工作絲毫沒有受到影響。
在科研團(tuán)隊(duì)看來，這主要得益于先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)的支持。“運(yùn)維專家團(tuán)隊(duì)扎扎實(shí)實(shí)地不斷研發(fā)、升級(jí)測(cè)控系統(tǒng)，保障了FAST持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。”姜鵬表示。
在FAST觀測(cè)時(shí)間段，也有科研人員親眼見證運(yùn)維人員在上百米的高空同步進(jìn)行搶修、維護(hù)。為了保證觀測(cè)時(shí)間輸出，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)日夜不停歇，筑牢FAST穩(wěn)定運(yùn)行保障的堅(jiān)實(shí)堡壘。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，F(xiàn)AST每年運(yùn)行機(jī)時(shí)超過6200小時(shí)，已經(jīng)建立起完整的用戶服務(wù)鏈條。
科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到，F(xiàn)AST運(yùn)行和維護(hù)絕不是墨守成規(guī)的日常重復(fù)。在他們看來，要把一臺(tái)巨型設(shè)備維護(hù)好，必須在高效運(yùn)行的同時(shí)不斷研制新技術(shù)、新方法來升級(jí)望遠(yuǎn)鏡。
據(jù)了解，在團(tuán)隊(duì)成員的通力合作下，F(xiàn)AST在相控陣接收機(jī)研制、測(cè)量與控制、脈沖星測(cè)時(shí)、雷達(dá)天文學(xué)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究方面取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果。
采訪中，姜鵬分享了最新的好消息：相控陣接收機(jī)已經(jīng)完成原理樣機(jī)研制。這意味著相關(guān)技術(shù)路線已經(jīng)走通，未來3到5年，科研人員將通過大量反復(fù)迭代進(jìn)一步提升其性能，爭(zhēng)取利用這一世界領(lǐng)先的相控陣接收機(jī)實(shí)現(xiàn)FAST觀測(cè)效率提升。
集中力量再奮斗
“基礎(chǔ)研究的組織化程度越來越高、目標(biāo)導(dǎo)向性越來越顯著，體系化建制化科研的重要作用越發(fā)凸顯。”中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)常進(jìn)這樣總結(jié)。
前沿科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入大科學(xué)時(shí)代，發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢(shì)，才能在搶占科技制高點(diǎn)的征途上實(shí)現(xiàn)新的跨越。FAST在短短幾年時(shí)間里成就天文學(xué)前沿領(lǐng)域的中國(guó)力量，成為作為國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的中國(guó)科學(xué)院“集中力量辦大事”的典范之一。
多年來，在國(guó)家天文臺(tái)牽頭組織下，科學(xué)家面向世界天文科學(xué)前沿進(jìn)行前瞻布局，勇于解決難題。FAST運(yùn)維團(tuán)隊(duì)和科研團(tuán)隊(duì)在各自崗位上協(xié)同作戰(zhàn)。
例如，在納赫茲引力波領(lǐng)域，早在2002年我國(guó)就開展了初步的脈沖星測(cè)時(shí)陣列前期調(diào)研；2016年中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)了“多波段引力波宇宙研究”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類），并聯(lián)合多家相關(guān)單位組建了中國(guó)脈沖星測(cè)時(shí)陣列研究團(tuán)隊(duì)；2019年“中國(guó)天眼”FAST科學(xué)委員會(huì)成立后，繼續(xù)加快開展納赫茲引力波探測(cè)協(xié)同攻關(guān)，為如今取得重大突破奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
FAST的成功離不開科學(xué)家精神的傳承。在姜鵬心里，F(xiàn)AST是天文學(xué)家南仁東傾其一生推動(dòng)建設(shè)的“傳奇工程”，其難度和在科學(xué)上的用途都完美詮釋了大科學(xué)工程應(yīng)用的寶貴價(jià)值。“南仁東先生身上的優(yōu)秀品質(zhì)一直影響著我們每一個(gè)人，如今團(tuán)隊(duì)中的年青一代成長(zhǎng)起來接過接力棒，不斷豐富著‘天眼’精神的內(nèi)涵。”他說。
面向未來，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)心系“國(guó)家事”、肩扛“國(guó)家責(zé)”，鼓足敢打硬仗、敢啃“硬骨頭”的精氣神，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步提升和擴(kuò)展FAST的性能，保持其在國(guó)際同類設(shè)備中的領(lǐng)先地位。
姜鵬說：“只要團(tuán)隊(duì)在，‘中國(guó)天眼’的靈魂就在。”
面向未來，浩瀚星空，矢志奮斗未有窮期。科學(xué)家們期待，透過“天眼”，望向更深更遠(yuǎn)的宇宙。■