南仁东二十二年“铸天镜”
2018-06-26刘驰
文/刘驰
2016年9月25日,中国西南,苗岭深处,500米口径球面射电望远镜(简称FAST)落成并正式启用。“天眼”睁眼,中国又添一件大国重器,傲视太空,深探苍穹。
然而,就在“天眼”睁眼的10天以前,制造它的主人,被世人喻为“天眼之父”的南仁东却永远地闭上了眼睛。 时年72岁的南仁东,生命在欣慰与遗憾中戛然而止,留在中国大地上的是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。
可能你并不知道什么是“天眼”,也并不知道南仁东这个人。
“天眼”是什么?
它是我国自主知识产权的作品,是世界上最大最灵敏的单口径射电望远镜。它拥有500米的口径,相当于30个足球场的接收面积。外形就像一口特大号的“锅”,但你别小看我们国家这口“锅”,如果在国际上做一个横向比较,FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍,比排在“阿波罗”登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国“阿雷西博”305米望远镜,综合性能提高约10倍。它能接收到1351光年外的电磁信号,未来甚至能捕捉外星生命信号!就是这项工程,让外国所有的天文学家望尘莫及。
而制造“天眼”的主人,就是南仁东,他让中国成为了世界上看得最远的国家。
涉猎广泛
凡是制造传奇事物的,其本身也是一个传奇。
南仁东,1945年出生在吉林省辽源市龙山区,这个瘦小调皮的倔老头,一生极富传奇。1963年,南仁东以高考平均98.6分(百分制)的优异成绩成为“吉林省理科状元”,并考入清华大学无线电系,是当地10年间唯一考入清华大学的高材生,是一枚妥妥的“学霸”。
但他并不是一个只读死书的人,不仅不局限于一种文化知识,还有各种兴趣爱好。旅游、画画、物理、数学,他爱这个世界所有未知的东西。
他经历“文革”动乱,从清华大学无线电系毕业后,在东北的一个无线电厂一干就是10年。
根据他的老友,FAST工程顾问、高级工程师斯可克回忆,毕业后,他俩在吉林通化无线电厂开模具,南仁东从冲压、钣金、电镀等“粗活”到土建、水利样样都学,更带领技术员们生产出中国第一代电子计算器。
但在选择硕士专业的时候,南仁东却不按常理出牌,他考取的是中国科学院的天文学研究生,跨入了与此前专业差异很大的天文领域,并“一发不可收拾”。
当天才专注的时候,没人能赶超他的步伐。
改革开放后,他作为中国天文台的专家曾在国外著名大学当过客座教授,做过访问学者,还参加过10国大射电望远镜计划。
1984年,他主持完成欧洲及全球10余次观测,成为全世界最顶尖的天文科学家之一。所有人都期待着他再次大显身手,但他此时,却选择了回国,放弃薪水比国内高300多倍的工资,就任中国科学院北京天文台副台长。
南仁东说:“在我眼中,知识没有国界,但国家,要有知识。”
初识“天眼”
在无穷宇宙之边际的探索中,射电望远镜功不可没。20世纪60年代四大天文发现——宇宙微波背景辐射、类星体、脉冲星和星际分子,它们为大爆炸宇宙论提供支持,有助于进一步了解宇宙的物理本质和更深入了解宇宙间生命发生的适宜条件,而这些都是利用射电望远镜才得以进行观测的。
“感官安宁,万籁无声。美丽的宇宙太空以它的神秘和绚丽,召唤我们踏过平庸,进入它无垠的广袤。”南仁东以这句话表达了他对星空的追求。“别人都有自己的大设备,我们没有,我挺想试一试。”
1993年,在日本东京召开的国际无线电科学联盟大会上,科学家希望在全球电波环境恶化到不可收拾之前,建造新一代射电“大望远镜”。
时任中国科学院北京天文台副台长的南仁东一把推开吴盛殷的门(吴盛殷代表中国参会),说了句:“咱们也建一个吧。”从此,“南仁东”这三个字,与这个FAST射电望远镜密不可分。
当时,我国最大的射电望远镜口径只有30米,从30米到500米,这是个太大胆的设想,看好的人寥寥无几——建设这样大口径的射电望远镜已不仅是一个严密的科学工程,还是一个难度巨大的建设工程,涉及天文学、力学、机械工程、结构工程、电子学、测量与控制工程,甚至岩土工程等各个领域,且工程从纸面设计到实际建造和运行,有着十万八千里的距离。是否有合适的地方?施工难度怎么克服?这是当时人们最为普遍的质疑。但南仁东认准了这件事。
四处奔波
从1994到2006年的10多年间,世界上多了一位名叫南仁东的“勘探者”和“推销员”。
寻找一个又圆又大的“坑”,是建造前提。为了选址,南仁东带着300多幅卫星遥感图,跋涉在中国西南的大山里。他要寻找当地的窝凼——几百米的山谷被四面的山体围绕,正好挡住外面的电磁波。他带人走进贵州山区,看了好几百个“坑”,有的荒山野岭连条小路也没有,当地农民走着都费劲。直到有一天,踏上大窝凼。这是一大片漏斗天坑群,像天然的巨碗。四周的青山环抱着一片洼地,山上郁郁葱葱,几排灰瓦的木屋陈列其中,鸡犬之声不绝于耳。南仁东站在窝凼中间,兴奋地说:“这里好圆。应该就是这里了。”
访山归来,南仁东心里有了底,正式提出利用喀斯特洼地建设射电望远镜的设想。
但他知道,这种大工程的立项非常艰难。不立项就没有钱,没有钱就没有团队。初期勘探结束后,大多数人都回到了原先的工作岗位,只有南仁东满中国跑,寻求合作单位。天文台没钱,他出差就坐火车,从南到北,又从东到西。他的立项申请书上最后出现了20多个合作单位,大概有3厘米厚。他还设法多参加国家会议,逢人就推销项目,“我开始拍全世界的马屁,让全世界来支持我们。”经历了最艰难的10多年,FAST项目逐渐有了名气。
2006年,立项申请书终于提交。在最后的国际评审中,南仁东用英语发言,提前把整篇稿子背下来。评审最后,国际专家开玩笑:“英文不好不坏,别的没说清楚,但要什么说得特别明白。”
2007年,国家批复FAST立项。2011年3月,村民搬迁完毕,FAST工程正式动工建设。开工那天,南仁东在洼地上,默默看着工人们砍树平地,他对身旁的工作人员说:“造不好,怎么对得起人家?”“国家投了那么多钱,国际上又有人说你在吹牛皮,我就得负点责任。”这样的话常挂在南仁东嘴边。
攻艰克难
关键技术无先例可循,关键材料急需攻关,核心技术遭遇封锁……从预研到建成的22年时间里,南仁东带领老中青三代科技工作者克服了不可想象的困难,实现了由跟踪模仿到集成创新的跨越。
在长达22年的预研究和建设过程中,南仁东主持FAST科学目标,指导各项关键技术的研究及模型试验,实现了三项自主创新:利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址;洼坑内铺设数千块单元组成500米口径球冠状主动反射面;采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现望远镜接收机的高精度定位。
突破了一系列技术难题,发明了500MPa耐疲劳拉索,突破了高效握拔力锚固技术、大跨度索网安装和精度控制等难题,提出通过“水环”和运动配重扩大焦舱的运动空间同时增加系统阻尼的设计。
淡泊名利
多年来,FAST项目成为享誉世界的超级大工程,其创新技术得到了各方认可,获得了各种奖励,如创新的索网技术成果获2015年钢结构协会科学技术奖特等奖、2016年广西技术发明一等奖和2016年北京市科学技术奖一等奖。但属于南仁东个人的荣誉却只有“CCTV2016年度科技创新人物”“2016中国科学年度新闻人物”“2017年全国创新争先奖章”寥寥几项。
他对名利淡漠,却对现场的工人和贫困地区的孩子十分上心。他曾给来自云南的工人买运动服,还常带些瓜果与工人们分享。
南仁东看到了当地人生活的艰苦,了解当地小孩子上学的不易,于是他出资捐助10余位儿童上学。时至今日,仍有受资助的学生给他写信。
2016年9月25日,FAST竣工进入试调试阶段。值得注意的是,“中国天眼”一开机就收到了来自宇宙空间的强烈电磁波,并收到1351光年外的一颗脉冲星的电磁信号。几乎没有悬念,“中国天眼”FAST的成功“首秀”,又一次让中国科学界站到全世界面前。而在这10天前,他的制造者,却永远地闭上了双眼。
古有十年磨一剑,今有南仁东二十二年“铸天镜”。虽斯人已去,但“天眼”永存。在“天眼”默默探索无尽苍穹之时,人们不禁感叹:伟者,南仁东,壮哉,我中华。