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“中国天眼”十年深耕:解码宇宙密码 引领天文探索新征程

   时间:2026-09-02 09:07:16 来源:互联网编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

群山环抱的贵州平塘大窝凼,清晨六点的薄雾尚未散尽。被称为“中国天眼”的五百米口径球面射电望远镜静静伫立,仿佛一只刚刚苏醒的巨眼,凝视着深邃的宇宙。控制室内,工程师轻点键盘,屏幕上跃动的数据流无声记录着来自百亿光年外的宇宙脉动。这座世界最大的单口径射电望远镜,正以超越想象的精度,解码着宇宙最原始的秘密。

今年七月,北京人民大会堂内,“五百米口径球面射电望远镜项目”捧回国家科学技术进步奖一等奖。当国家天文台副台长姜鹏接过证书时,千里之外的平塘,FAST的观测工作仍在持续进行。这座建成十年的“天眼”,不仅让中国在天文学前沿刻下自己的名字,更在人类探索宇宙的史诗中,书写下浓墨重彩的中国篇章。

时间倒回2017年10月10日,中国科学院国家天文台宣布,FAST在落成启用仅一年后,便首次探测到数十个优质脉冲星候选体,其中6颗通过系统认证。这一突破,标志着中国射电望远镜首次独立发现脉冲星。脉冲星作为“宇宙标准时钟”,每颗新发现都为丈量宇宙提供新的标尺。截至目前,FAST已累计发现1284颗脉冲星,数量超过同期全球其他射电望远镜发现总和。其中包含170余颗毫秒脉冲星、160余个脉冲星双星系统,更发现已知轨道最短的脉冲星双星系统,在稀有天体发现领域全面领先国际同行。

在纳赫兹引力波探测这一国际竞争最激烈的前沿领域,FAST同样成果斐然。依托其超高灵敏度,脉冲星计时精度提升至全球原有水平的4至50倍,人类首次探测到纳赫兹引力波背景的曙光已现。在深空探测应用方面,FAST已完成环月轨道和近地小行星观测任务,月球表面成像分辨率从50米提升至20米,近地小行星观测数据可精准测算其尺寸、形态和自转周期,为小行星防御提供关键数据支撑。

十年运行,FAST交出的科学答卷远超预期。正如FAST运行和发展中心科学观测与数据部副主任刘彬所言,这座“天眼”让中国射电天文研究跻身国际第一梯队,中国天文学家首次站在人类探索宇宙的最前沿。这些成就的背后,是核心技术从依赖进口到全面自主可控的跨越式发展。

建设初期,FAST部分关键部件依赖进口,十年运行历程成为一条持续攻坚的国产替代之路。姜鹏指出,天文前沿研究的特殊需求往往没有成熟商用设备,依赖进口存在断供、环境适配和运维成本三重风险。国产化不仅是摆脱供应链风险,更是掌握全流程研发路径和迭代优化能力的关键。

促动器是驱动望远镜反射面变位的核心部件。FAST的2225台促动器长期面临贵州山区潮湿多雨、冬冷夏热的环境挑战,早期故障率偏高。2020年,团队启动液压促动器替代攻关,如今已实现全国产化,彻底摆脱海外配件依赖。过去依赖进口的激光全站仪在雨雾天气下三分之一观测时段失效,2026年4月投入试用的国产微波测距系统不仅成本减半,更可全天候使用,精度与进口设备相当。目前FAST采用卫星定位、惯性导航、激光和微波四种手段融合测量,彻底摆脱对单一设备的依赖。

2026年完成的馈源舱钢丝绳国产化更换堪称标志性突破。这6根总长近4千米的钢索此前依赖德国品牌,成本高、海运周期长、售后响应慢。历时三年研发测试上百根样绳后,国产钢丝绳最终达标,成本降低近一半,性能达到国际同等水平。与此同时,高性能接收机、数字终端等核心设备的国产化也在稳步推进。中国科学院国家天文台高级工程师柴晓明研发的L波段常温低噪声放大器,噪声达到国际一流水平,不仅批量应用于FAST二期先导阵列,更实现对巴西的批量出口。

FAST的国产替代汇聚了国内顶尖科研院所、高校和龙头企业的协同攻关。这项工程不仅规避了大科学装置的运行风险,更带动国内相关产业技术升级。姜鹏表示,目前FAST所有核心设备均有明确的国产替代方案,“彻底摆脱了大科学装置技术上的‘卡脖子’问题”。

建设过程中,FAST团队曾面临几乎导致项目失败的重大难题。反射面索网需要频繁变形控制,对钢索抗疲劳性能要求极高,但市面上所有钢索都难以满足需求。作为索网系统负责人,姜鹏带领团队用两年时间进行大规模索疲劳试验,经历近百次失败后,终于攻克超高耐疲劳强度、抗反复拉伸的钢索技术,成功支撑起FAST的“视网膜”。

十年间,FAST培养了大批科研工作者。为了尽快开发新控制系统,孙京海无数次挑灯夜战,几乎重写全部核心算法代码,只为不耽误工程调试进度。这种精神在一代代“观天人”中传承,他们扎根深山,与星空为伴,用朴素的“发现问题、解决问题”信念,不断挑战认知和技术极限。

国际射电天文领域竞争激烈,稍有松懈就可能掉队。姜鹏常说:“逆水行舟,不进则退。”目前,FAST二期工程正在稳步推进,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500米望远镜的超高灵敏度,又通过分布式阵列补齐分辨率短板,将在宇宙起源、中性氢星系演化、暗能量属性、引力波探测等前沿领域展现无可替代的竞争力。这座永不满足的“天眼”,正以更敏锐的“眼力”,搜寻着宇宙深处下一封未拆封的“快信”。

 
 
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