“中国天眼”让我国天文学家站上人类视野最前沿

　　贵州平塘，喀斯特大窝凼洼地中，500米口径球面射电望远镜守望苍穹已有10年。2016年9月25日，“中国天眼”落成。从落地建成到稳定高效运行，十年一剑，这台国之重器完成了从“建得成”到“用得好”的跨越。近日，记者专访了中国科学院国家天文台副台长、“中国天眼”运行和发展中心主任兼总工程师姜鹏，回望风雨兼程的攻坚之路，解读这份沉甸甸的科技答卷。

　　从建成到好用，在技术无人区跑出“中国速度”

　　“持续产出顶尖科研成果，才能体现‘中国天眼’真正的价值。”在姜鹏看来，建成只是开始，好用才是关键。

　　大窝凼群山环抱、远离喧嚣，屏蔽了绝大多数人工电磁干扰。得天独厚的自然条件，以及超大口径、超高精度、超高灵敏度的独特属性成就了“中国天眼”的观测优势，但也带来诸多运维难题。

　　“山间温差、风力、湿度的细微变化，都会引发面板微小变形，哪怕毫米级的偏差，都会直接影响宇宙信号的捕捉精度。”姜鹏说。“中国天眼”落成后的两年多里，姜鹏带着团队继续扎根深山、常驻基地，开始了漫长的调试攻坚工作。为了让每一块反射面板精准对位，团队开展了上万次模拟测算、上千次实地调试；为了保障信号接收系统稳定运行，工作人员全天候值守监测，不放过任何一处细微故障。

　　最难啃的硬骨头，是馈源舱的调试。30吨重的馈源舱悬吊在140米高空，要在200多米的尺度内实现毫米级精准定位，试验风险巨大。姜鹏与时任调试核心组控制组组长孙京海签下启动现场测试的责任状。当馈源舱稳稳完成全套测试动作，现场人员如释重负。

　　从零起步、自主探索，日复一日的坚持下，团队最终攻克了测量与控制技术方法、国产化钢丝绳和高性能接收机研制等多项前所未有的技术挑战，造就一台真正“好用”的望远镜。

　　“传统大型射电望远镜，调试周期普遍不少于4年，而我们仅仅用两年多时间，就完成了全部调试任务，让‘中国天眼’的观测灵敏度、巡天效率和信号捕捉能力持续领跑全球。”姜鹏说，这也是它源源不断产出重磅科研成果的底气所在。

　　核心部件国产化，覆盖软硬件全链条

　　10年来，“中国天眼”核心部件国产化的攻坚，一步未停。

　　建设之初，不少关键部件依赖进口，馈源舱牵引钢丝绳就是其中之一。

　　贵州高湿多雨，现场工况极端特殊。钢丝绳容易出现渗油，油污慢慢凝结，会直接阻碍滑车滚动，埋下不小的安全隐患。工作人员常常需要登上百米高空，人工开展清理维护工作。对此，海外厂商很难提供定制化改造，一旦出现故障，海外技术支持周期漫长，可谓远水解不了近渴。

　　“不能停在那儿干等，‘中国天眼’的核心部件，必须走国产化道路。”姜鹏的态度十分坚定。

　　于是，科研团队联手国内企业，将前沿理论调研和产业工程实践深度融合。姜鹏说：“我们消化吸收国外先进的编绳工艺，再结合‘中国天眼’的实际工况不断迭代创新。经过3年反复试验打磨，国产钢丝绳终于研制成功并顺利安装，成本较进口降低近一半，性能达到国际同等水平。”

　　技术突破的价值，不只是服务“中国天眼”本身。这套工艺向外溢出，赋能航母阻拦索、高山客运索道、大型桥梁等国内重大装备制造，实现了大科学装置对制造业的技术反哺。

　　过去，脉冲星数据处理要依赖多款国外软件，不同软件之间参数互相冲突，数据分析处处受到掣肘。团队科研人员沉下心来，从头编写底层代码，重构整套处理系统，优化关键算法，将软件处理精度提升50%。如今，国内10余家科研单位，都在使用这套自主研发的国产软件。

　　“国产化的价值不只是摆脱供应链风险，更在于吃透全流程研发路径，掌握迭代优化能力。”姜鹏说，目前，“中国天眼”所有核心设备均有明确的国产替代方案，彻底解决了大科学装置的“卡脖子”问题。

　　持续取得重大突破，让中国射电天文研究拥有话语权

　　10年耕耘，“中国天眼”交出了一份耀眼的答卷：截至目前，累计发现1300余颗脉冲星，这一数字远超同期全球所有其他射电望远镜发现脉冲星数量的总和。一系列全新天体的发现，丰富了人类对恒星演化、星系演化及宇宙起源的认知体系。在快速射电暴探测、星际分子观测、黑洞演化研究、深空中性氢测绘等前沿领域，“中国天眼”持续取得重大突破，多项研究成果登上国际顶级学术期刊，让中国射电天文研究拥有了更多话语权。

　　“特别值得一提的是，在纳赫兹引力波探测这一国际竞争激烈的赛道上，‘中国天眼’产出了当前世界最高置信度的观测成果。”姜鹏说，“此外，还发现了轨道周期仅53分钟的最短脉冲星双星系统，这就好比精准按下快门，拍下天体演化‘破茧成蝶’的关键瞬间，补齐了蜘蛛类脉冲星演化链条中长期缺失的关键一环，为解开悬置已久的天体演化谜题提供了珍贵的观测样本。”

　　科技创新不是闭门造车，“中国天眼”始终秉持开放合作的理念，面向全球开放共享观测资源。自2021年3月31日正式向全球科学界开放观测申请以来，已帮助多个国际研究团队开展观测。

　　德国马克斯·普朗克研究所和意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台的专家，与“中国天眼”团队深入合作，在数颗球状星团中发现了具有特殊性质的新脉冲星。

　　开放还带来了技术突破。中国科学院国家天文台高级工程师柴晓明团队耗时近两年，自主研发出“中国天眼”接收机的核心零部件——国产低噪声放大器。该部件不仅批量安装在“中国天眼”二期工程预先研究项目上，还有望实现批量出口。

　　“‘中国天眼’让我国天文学家站上人类视野最前沿。”姜鹏说，从过去依赖海外数据到如今全球高水平论文依托“中国天眼”数据产出，中国射电天文学完成了从跟跑到领跑的历史性跨越。

　　展望未来，挑战依然艰巨。

　　“中国天眼”灵敏度全球领先，但分辨率依旧是明显短板。团队目前正在全力推进“中国天眼”二期升级项目，计划构建全球首个以“巨型望远镜为中心、中型望远镜环绕”的混合口径射电干涉阵列。“这一升级方案既保留超高灵敏度，又通过分布式阵列补齐了分辨率的短板。”姜鹏说。

　　10年砥砺，只是逐梦苍穹的序章。从科学构想到大国重器，“中国天眼”的10年，是科技自立自强的生动写照。仰望浩瀚宇宙，这群巡看星河的科研人，还将向着更深邃的星空，不断书写属于中国的问天答卷。