大窝凼里的青春岁月：让中国睁开“天眼”，看穿星辰

文｜杨 洁 邱晨辉

13 年前，31 岁的博士毕业生姜鹏拎着行李，来到贵州省平塘县一个名为大窝凼(dànɡ)的喀斯特洼地。他怎么也想象不到，眼前不通路、不通电、几乎与现代社会隔绝的大窝凼，几年之后会建起全球最大、最灵敏的单口径球面射电望远镜——“中国天眼”FAST，一个全球天文学家都梦寐以求的科研装置。

那时的FAST，在很多人看来还是一个遥不可及的梦想，梦想很大：口径500 米，相当于30 个标准足球场那么大，如果往里面倒满矿泉水，全世界70 亿人平均每人可分4 瓶；其目光所至，更是能“看穿”130多亿光年的区域，那将无限接近宇宙边缘。相应地，FAST 的建造挑战之大，大到可以突破传统望远镜的建造极限；建设条件之苦，苦到没几人愿意来实现这个梦想，即便是包括姜鹏在内的年轻博士，最初也一度怀疑这个项目“会不会是忽悠人的”。

“中国天眼”F A S T，即5 0 0 米口径球面射电望远镜（F ive-hund red-me ter Aperture Sphe rical r a d i o T e l e s c o p e，简写为F A S T），位于贵州省黔南布依族苗族自治州境内，是我国“十一五”重大科技基础设施建设项目，世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜，是当今射电天文学的“重器”。

“中国天眼”在快速射电暴起源与物理机制、中性氢（中性氢是宇宙中丰度最高的元素，广泛存在于宇宙的不同时期，是不同尺度物质分布的最佳示踪物之一）宇宙研究、脉冲星搜寻与物理研究、脉冲星测时与低频引力波探测等方向，持续产出成果，极大地拓展了人类观察宇宙的视野极限。

“中国天眼”的建造亦堪称现代工程奇迹，诞生了许多具有我国自主知识产权的专利技术，并在其他大型复杂项目中得到应用。比如，超高疲劳性能钢索结构被应用于大型体育场馆，高精度索结构生产体系被应用于港珠澳大桥等的建设。

2016 年9 月25 日，“中国天眼”FAST 落成启用，名噪一时；2020 年1 月11 日，“中国天眼”FAST 通过国家验收，投入运行，其综合性能是世界其他大型射电望远镜的10 倍；2020 年9 月，FAST 正式启动对地外文明的搜索；2021 年3 月31 日，FAST 正式向全球开放共享，向全球天文学家征集观测申请，并于2021 年8 月启动科学观测；截至2022 年1 月，FAST 已发现500 余颗脉冲星；2022 年2 月，“FAST捕获世界最大快速射电暴样本”入选2021 年度“中国科学十大进展”；2022 年6 月，北京师范大学天文系宇宙学与地外文明研究团组中国地外文明搜寻首席科学家张同杰教授透露，团队使用FAST 发现了几例来自地球之外可能的技术痕迹和地外文明候选信号，目前正在加紧排查……重大发现不断涌现，再也没有人怀疑大窝凼里也能实现梦想。

脉冲星，就是高速自转的中子星，是大质量恒星死亡后的遗骸，一颗方糖大小的体积就有上亿吨的质量，因能够发射出高度周期性的电磁脉冲而得名，直径多为1 0 千米左右，自转极快。地球自转一周要2 4 小时，脉冲星的自转周期可小到0.0 0 1 4 秒（即1.4 毫秒）。脉冲星的发现被列为2 0 世纪6 0 年代的四大天文学重要发现。脉冲星就像宇宙中的“灯塔”，它极其稳定的自转周期可以成为人类测量宇宙时空的超高精准时钟。发现脉冲星是国际大型射电望远镜观测的主要科学目标之一。目前，“中国天眼”已成为世界上发现脉冲星效率最高的设备。

快速射电暴（F a s t R a d i o B u r s t s，简写为F R B），是一种神秘的来自银河系外的射电天文现象，也是宇宙中最明亮的射电爆发现象，爆发的持续时间仅为几毫秒，却可以显示出极高的亮度，相当于太阳在一整天内释放的能量，被科学家形象地称为宇宙中的“闪光灯”。它的起源与物理机制目前完全未知，是当今天体物理领域最热门的研究方向。研究快速射电暴有助于人类更好地理解宇宙的起源。

如今，最早连接“中国天眼”梦想和现实的科学家南仁东，已经驾鹤西去，跟在南仁东身边见证FAST 从无到有的年轻人，则继承了他的衣钵，坚守在祖国西南的深山之中。当从遥远的太空传来的电磁波落在群山环抱的大窝凼里，信号流淌进计算机集群，计算机沉默地跑着数据，身处大山中这群平均年龄才30 多岁的年轻人，要从这个万籁俱寂的地方，让中国睁开“天眼”，看穿星辰。

起点

姜鹏、潘高峰、岳友岭、于东俊、孙京海、甘恒谦、钱磊、姚蕊、李辉……他们是“中国天眼”青年力量中的代表，他们中每一个人的青春，几乎都是在大窝凼里度过的，每个人围绕FAST都有一段长长的故事，而所有的故事都指向同一个起点，这个起点就是南仁东——FAST 最早的提出者之一。

1993年，在日本东京举行的国际无线电科学联盟大会上，与会科学家提出，要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”。以时任中国科学院北京天文台副台长南仁东为首的中国天文学家，在会上提出了一个大胆的方案——在中国境内建造大型单口径射电望远镜，而当时中国最大的射电望远镜口径只有不到30米。

当时，一个外国友人向南仁东发问：“你知道500米（口径）有多大吗？”他一下子被问住了，因为500米在大多数人心里都是数字，很难真正想象它的尺寸。南仁东说，这是他一生遇到的最好的一个问题。

FAST口径达500米，其面积相当于30个标准足球场、8个鸟巢体育场，这就需要找一个天然的洼地，远离大城市、射电干扰小的地方。那期间，南仁东走过贵州数十个窝凼，周边县里的人几乎都认识南仁东——“一开始人们以为发现了矿，后来说发现了外星人”。

2009年，姜鹏博士一毕业，就加入了FAST。他从学校刚到单位报到，就被车拉到北京密云。第一天和同事们抬着近500千克重的反射面板，从东边跑到了西边，几个博士疑惑：“我们以后不会就干这个吧？”也是那一年，负责观测规划和数据格式技术支持的钱磊，加入了FAST 项目。他至今记得，当天南仁东请他和同事在食堂吃了午饭，聊了未来的工作，算是简单的欢迎仪式。

没过多久，他们被拉到了FAST 的台址，那是“中国天眼”的“眼窝”所在。有人感慨道，未来，神秘的天文发现将从这里诞生；也有人感慨，他们所有人的青春，都要围着这口“大锅”转了。

那时，刚参加工作3个月的于东俊去现场进行FAST 首级控制网稳定性监测，需要在4个山顶上放置设备采集数据。那是他第一次出公差，第一次坐飞机，第一次去山清水秀的贵州，FAST诞生地的神圣画面在他脑海中幻想了无数遍。“可到了现场，才发现手机没有信号，吃住就在建筑工地搭建的临时板房里，身上布满了蚊虫叮咬的红包……”

大窝凼被丛林覆盖，山石极其陡峭。第3天，这位生长在平原地带的小伙儿，背着重量超过15千克的设备去现场采集数据。山坡中腰有一个坡度近90°、高4米的大石头，仅有3个凸起部位可供借力攀岩，于东俊用左手抠住石头缝隙，身体重量压向左侧，准备发力，但没想到，借力处由于喀斯特地貌常年风化已接近脱落，身体瞬间失去重心，出于本能反应，他右手顺势抓住了一根树枝，借助树枝的力跌到了大石头下面仅10厘米宽的落脚地，右手被树枝上的乱刺划出了血痕……

“这已经是不幸中的万幸，如果没有树枝，身后便是10多米高的深涧。其中的凶险可想而知。”于东俊说。

从1994年选址到2016年正式建成，FAST 团队用了整整22年。姜鹏有时开玩笑说，南仁东先生挖了一个大“坑”，把100多人都装进来了。也正是这100多人，把大窝凼变成了一个现代机械美感与自然环境完美契合的工程奇迹。

第一

FAST 的设计从一开始便是史无前例的，没有任何经验可以借鉴，如何设计，如何实现，建成之后如何调试，以及如何使用等等，所有的难关都只能靠自己。

FAST 的设计不同于世界上已有的任何其他单口径射电望远镜，这首先体现在“中国天眼”的“视网膜”和“瞳孔”的设计上。“视网膜”指反射面；“瞳孔”指馈源舱，即放置接收宇宙外信号装置系统的舱体。

作为世界首创，“中国天眼”的“视网膜”是主动反射面，可以改变形状，一会儿是球面，一会儿是抛物面；“瞳孔”也更为“灵动”，采用全新的轻型索驱动控制系统，可以改变“瞳孔”的角度和位置，更有效地收集、跟踪、监测更丰富的宇宙电磁波。

41岁的潘高峰在FAST 团队的一项重要工作，是负责大跨度柔性六索并联机器人的研制及建设：一个30吨重的馈源舱，要利用6座铁塔支撑6根钢丝绳悬吊，通过同步收放钢丝绳，拖动馈源舱在直径206米、高约140米的球冠面内运动，实现48毫米的定位精度，姿态角小于1°。

“匪夷所思的精度控制，这在世界上绝无仅有。”潘高峰和团队成员为此研制出有着耐10万次弯曲疲劳寿命的可动光缆（“中国天眼”的“视神经”），这个成果达到了相关要求的100倍。潘高峰时常慨叹：在FAST 的建设中，经常会遇到“山重水复疑无路”的绝境，但有时也能享受到“柳暗花明又一村”的喜悦。

创新的过程中，没有人能给年轻人一个标准答案。

2005年，孙京海还是南仁东的研究生，便加入FAST团队，参与馈源支撑系统的仿真和实验研究。在工程建设期，他多次分享仿真经验方法。然而，这一从未被尝试的方法受到了质疑，他被问到最多的问题是：你如何证明自己的仿真结果是对的？

苦于没有原型的实践验证，孙京海没法证明自己的方法。后来，他有机会承担了控制系统调试的任务，为了尽快实现控制指标，他独自重写了几乎全部核心算法代码。没时间吃饭就不吃，需要赶进度就不睡觉，5天5夜的调试，就为了证明自己的方法是对的。验收当天，所有指标一次通过。孙京海说：“那一晚才是睡得最香的。”

2017年10月10日，在北京四环外中科院国家天文台的办公大楼里，由FAST 捕获的首批脉冲星信号第一次向外界展示：“嘟呜嘟——嘟呜嘟——”“嘟——嘟——”这是来自1.6万光年外和4100光年外的脉冲信号，像是成年人的心跳，短促而有力。

这两个声音，让中国实现了“零的突破”：我国自主设计制造的天文设备第一次发现脉冲星。享誉世界的澳大利亚帕克斯射电望远镜的科学主管乔治·霍布斯评价：这是国际天文学界目前最令人激动的事件之一。

情怀

说起FAST当年勘察台址，潘高峰想到这样一个画面：那时，南仁东常和年轻人一起，在没有路的大山里攀爬。在爬到最陡峭的一个山顶前时，大家都劝时年65岁的南仁东在山下等，看完结果向他汇报，他却要和大伙儿一起上去，看看实际情况。南仁东这么大岁数还要亲自上去踏勘（即现场调查），搞得在场几个设计院的老总也不好意思，纷纷跟着爬上去了，其中一个院长还穿着西装、皮鞋。

那一年，FAST 遇到了一次近乎灾难性的波折，即索网的疲劳问题。姜鹏记得，那时他们从市面上买了数十根钢索进行实验，却没有一根能满足要求，于是他们不得不进行了一次大规模的钢索疲劳性能实验研究。他说，这可能也是1949年以来，能查到资料范围内最大规模的一次索疲劳实验。

索疲劳实验枯燥、耗时长，他们在北京、武汉、广西几个不同的地方进行实验，用了两年多的时间，这群年轻人把FAST 最严重的一次技术风险给解决掉了。

44岁的甘恒谦负责FAST 电子电气设备的运行和维护。在他看来，FAST 团队就像是一支有着光荣传统的队伍，以南仁东为代表的老一辈科研工作者坚持自主创新，新人一代代地跟上，攻克了众多FAST 建造的技术难题，把一个朴素的想法变成了现在的“中国天眼”。

在这支队伍里，挑战权威是被允许的。

38岁的姚蕊曾面临馈源舱超重问题。馈源舱接口多，设计输入多，为了确保整个馈源支撑系统的安全性，馈源舱的重量阈值是30吨，而馈源舱的详细设计重量一度超标到34吨。这时，一个颠覆性的想法推翻了馈源舱原本的设计方案：将馈源舱的圆柱体变成“钻石三角形”。这意味着前期的工作都要被推倒重来。姚蕊拿着方案给南仁东看，心里忐忑。南先生看了一会儿没说话，过了一会儿道：“好像也不难看。”就这样，FAST 的外形与布局被重新设计。

直到现在，姚蕊都不知道，当时南仁东觉得“钻石三角形”的馈源舱是好看还是难看，“但他让我们做了新的尝试，让我们坚持做对的事情”。

2016年9月，FAST 项目落成。南仁东和两位朋友合影，一旁的友人笑容灿烂，南仁东却眉头紧锁，皱成“川”字。他知道，项目落成远远不是结束，而是新一轮挑战的开始。

“中国天眼”直径500米，却要实现静态测量毫米级的精度，难度相当大。他带领的这批年轻人，还要在漫长的时光里，在大窝凼与技术做斗争，与寂寞做斗争。

曾有人问潘高峰，像你们这种单位，挣钱少，出差多，也顾不上家，为啥还待在这儿？当时他也不知道怎么回答，只是觉得在这儿工作氛围舒心，干的活也非常感兴趣。直到后来，他听到一个词：情怀。在他看来，这个词很准确地形容了他们这群人。他们身上有着深深的科学情怀，因此才有那么多人能够耐得住寂寞，坐得住板凳，能在大窝凼坚守下去。

接力

如今，大部分的亲历者已经记不清FAST 最初建设时有多苦，他们在零星的记忆里拼凑出当时的画面：那时没有板房就睡帐篷，被褥潮得可以挤出水，有人起了一身的红疹；水质不好，没法洗澡，只能拿毛巾擦一擦，有时一待就得20多天；后来有了板房，雷雨天一个雷电下来，好多设备就被雷击坏了。

苦吗？难吗？姚蕊参加FAST项目已经16年了，青春年华都奉献在了大窝凼。她说：“能参与这样的科技重器的建造，不枉少年。”

在姚蕊看来，年轻的时候就要抛开世俗欲望，要立大志、入主流，上大舞台、做大事，做个人成长和国家发展所需的事情。她庆幸自己能将个人爱好和国家需求结合在一起。

姚蕊期盼着自己慢慢成长为南仁东先生的样子，在这里坚守下去。

打扮得像个背包客的岳友岭，可以从FAST 讲到脉冲星再讲到黑洞，绕一圈再讲回FAST，连续讲两小时。问他为什么这么喜欢留在FAST，他拍着大腿说：“我觉得这个事情特别有意思，特别有趣！就是……就是你小时候学过的那些事，现在终于可以自己亲手做了！”

2021年3月31日起，FAST面向国际开放。三代人倾注20多年青春的FAST 开始眺望宇宙：基于FAST 数据发表的高水平论文已有70多篇，发现的脉冲星数量已超过500颗，是同一时期国际上所有其他望远镜发现数量总和的3倍以上。

12年过去，姜鹏已经成为FAST 团队的“老人”。想想自己从20多岁蹦蹦跳跳的小伙子，到现在FAST项目的总工程师，他说：“如果真的有一天，我们这群人不能再为FAST 做更多的贡献，我们要学会放手，要扶持更多的年轻人，继续接力下去。”

在2021年4月22日举行的一场媒体沟通会上，姜鹏向记者展示了一张团队合影：100多人的团队，用了20多年的青春，铸就了国之利器。如今，老一辈的人大多逝去，青年一代成长为主力军。这张团队照的正中间，是南仁东。

恍惚之间，姜鹏好像又回到了多年前，听到南仁东对他说：“姜鹏，你在哪儿？你给我过来……”“他永远都那么地不容置疑，虽然我经常反抗他……”