是什么讓中國在射電天文領(lǐng)域領(lǐng)先世界20年？
◎ 科技日報記者何星輝
是什么，讓中國在射電天文領(lǐng)域從遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后到領(lǐng)先世界20年？是中國天眼。坐落在貴州省平塘縣大窩凼，是目前世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，一個妥妥的大國重器。
最遠(yuǎn)能探測137億光年之外，靈敏度比德國高10倍，比美國高3倍，甚至“你在月球上打電話，這里能聽得清清楚楚”。為了鑄就這口“大鍋”，天文學(xué)家南仁東耗盡了一生心血。最終，中國天眼開了“眼”，他卻永遠(yuǎn)閉上了眼。
令人欣慰的是，無論是在調(diào)試期間，還是正式投入運行，中國天眼的表現(xiàn)沒有讓人失望。而今，越來越多的科學(xué)家接力呵護(hù)中國天眼，讓其表現(xiàn)越來越亮眼。
一個人和他的22年
“別人都有自己的大設(shè)備，我們沒有，我挺想試一試?！蹦先蕱|說這話的時候是1993年。那一年，中國射電望遠(yuǎn)鏡的口徑只有25米，而早在1963年，美國就已經(jīng)擁有350米口徑的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡。
抱著這個樸素的念頭，從1994年開始，南仁東和他的團(tuán)隊踏上了漫漫征程。他們要建造的，是一個世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡。
這在當(dāng)時，被認(rèn)為是一項不可能實現(xiàn)的任務(wù)。從選址開始，就像打怪升級一般，南仁東克服了一個又一個的困難。最終，在貴州平塘，南仁東找到了一個地球上獨一無二、最適合建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡的臺址。
這是從全國成千上萬個候選洼地里挑選出來的，可謂萬里挑一。光選址和研究，南仁東就花了13年的時間。
南仁東（左三）與工程技術(shù)人員在位于黔南州平塘縣的大窩凼施工現(xiàn)場檢查施工進(jìn)展（2014年12月1日攝）。圖片來源：新華網(wǎng)
選址難，立項難，建設(shè)難上加難。南仁東和團(tuán)隊解決了一個又一個的難題，而這些難題在全世界幾乎都沒有經(jīng)驗可以借鑒，只能埋頭開展技術(shù)攻關(guān)。
“如果沒成功，我怎么交代？欠了國家的、鄉(xiāng)親的，我有退路嗎？”沒有退路的南仁東，把心思全放在了中國天眼的建設(shè)現(xiàn)場，他親力親為，耗盡心血。
2016年9月25日，中國天眼建成。南仁東用自己人生中的22年，鑄就了一個大國重器。2017年9月15日，他卻永遠(yuǎn)閉上了雙眼。真是“古有十年磨一劍，今有廿載鑄天眼”。
224顆脈沖星和5000個工作機(jī)時
進(jìn)入調(diào)試期后，中國天眼表現(xiàn)令人驚艷。
一般情況下，國際上傳統(tǒng)大型射電望遠(yuǎn)鏡的調(diào)試周期不少于4年，但中國天眼提前完成了調(diào)試任務(wù)，整體性能穩(wěn)定可靠，并在調(diào)試階段取得了一批有價值的科學(xué)成果。其中，探測到146顆優(yōu)質(zhì)的脈沖星候選體（102顆得到認(rèn)證），實現(xiàn)了目前國際最高精度的脈沖星測時觀測，并找到一例新的重復(fù)性快速射電暴，這些成果為利用脈沖星計時陣探測低頻引力波提供了重要條件。同時，中國天眼還實現(xiàn)了偏振校準(zhǔn)，并利用創(chuàng)新方法探測到銀河系星際磁場。
正因為主要性能指標(biāo)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，今年1月份，中國天眼通過了國家驗收，正式投入運行。
1月8日，月光下的“中國天眼”（檢修期間拍攝）。圖片來源：新華網(wǎng)
不過，在正式投入運行不久，中國天眼即遭遇疫情沖擊。為了確保中國天眼觀測不停擺，運營團(tuán)隊制定觀測計劃，20多名科研人員堅守在觀測現(xiàn)場，克服了疫情帶來的種種不便，有的一待就是兩個月。這期間，中國天眼完成觀測時長達(dá)1000多小時，多項觀測任務(wù)提前完成。
“它超出了我的預(yù)期，現(xiàn)在每天可以保證20個小時左右的觀測時長?！贬槍χ袊煅壅竭\行以來的情況，總工程師姜鵬表示，觀測時長是科學(xué)產(chǎn)出的重要保障，原以為要達(dá)到5000個工作機(jī)時的話，至少需要3至5年，沒想到今年就做到了?！斑@需要很好的可靠性。”
截至9月中旬，中國天眼發(fā)現(xiàn)的脈沖星已達(dá)224顆。在探測脈沖星領(lǐng)域，中國天眼已經(jīng)達(dá)到國際上的絕對一流水平。
目前，中國天眼已經(jīng)啟動了脈沖星測時陣列、漂移掃描多科學(xué)目標(biāo)巡天等5個重大和優(yōu)先項目。未來3至5年，中國天眼的高靈敏度將有可能在低頻引力波探測、快速射電暴起源、星際分子等前沿方向取得突破。
來源：科技日報
作者：何星輝