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【傲世皇朝注册】中国大科学工程集聚国家战略科技力量

阿耀

  从“中国天眼”到“人造太阳”,从“天问”探火到北斗组网,从“嫦娥”奔月到万米深潜……中国创新的探索人类未来的尖端科技成果不断惊艳亮相。事实上,正是中国无数科技工作者多年来默默无闻、矢志不渝的探索,才有如此斐然的科技成就集中喷发,从而集聚成强大的国家战略科技力量。这些“中国创造”不仅为全人类探索和认识宇宙作出贡献,也向世界贡献了大科学工程的中国经验和创新实践。

  “中国天眼”打造探索宇宙新视角

  □记者 齐健 贵阳报道

  清晨,贵州平塘大窝凼。望远镜偌大的反射面从茫茫宇宙中抓取的射电信号数据,正源源不断传输到100多公里之外的贵阳天文大数据基地。

  被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜,自2016年9月25日落成启用以来,已发现279颗脉冲星,是同期国际上其他望远镜发现脉冲星总数的2倍多;多次捕捉到极罕见的快速射电暴爆发;参与揭示的一种快速射电暴起源机制入选《自然》十大科学发现……“中国创造”擦亮深邃“天眼”,探求着宇宙奥秘。

  以创新思维开拓科研之基

  工欲善其事,必先利其器。“中国天眼”的建造,是饱含战略眼光的超前部署。

  20世纪90年代,当国际上还在为新一代大射电望远镜怎么建、在哪建争论不休时,以南仁东为首的中国科技工作者提出一个极富挑战、近乎天马行空的设想,得到了国家支持。

  “独立自主建”“利用喀斯特地貌建”“技术不成熟就一边研究一边建”。南仁东等人明确了这三条后,连望远镜要落户的喀斯特洼坑在哪都不知道,就开始干了。

  带着几百幅卫星遥感图,几个人踏上漫漫十年寻址路。要给望远镜找个最合适、节约成本的“家”,光看遥感图不行,只能用双脚“丈量”。经过反复筛选,最终在贵州省平塘县找到了大窝凼——最适合“天眼”的深深“眼窝”。

  过去同类射电望远镜的反射面是固定的,只能通过改变接收机的位置扫描天空中约20度的带状区域。为了在同等工程体量下获取更大观测范围,南仁东想出主动反射面的构想,并连夜画在草稿本上。

  当时,在一些人看来,那是一张工程科技很难支撑的“草图”。南仁东一边带着团队做实验,一边到各大院所、高校“招兵买马”。

  2010年8月,工程开工前夕。“国内顶级的应用于斜拉桥上的钢索,标准强度是200兆帕、抗200万次弯曲,用在‘天眼’实验上都断了。”时任馈源支撑系统总工程师的孙才红说。

  当时负责索疲劳问题的是刚到国家天文台工作的力学博士姜鹏。他立下“军令状”,与一家企业合作,进行了有史以来最系统、最大规模的索疲劳试验,经历近百次失败,用了一年半时间终于找到突破口,研制出满足要求的钢索。

  “天眼”团队一天天壮大。光是为主动反射面这个创新思维,便有几十个人贡献自己所学,联合院所、高校、企业等各方力量,完成了一连串创新。

  以不懈努力保障科研环境

  “天眼”落成启用时,姜鹏已接过总工程师的担子。调试和运维一点也不轻松,控制反射面索网的液压促动器工作强度非常高,工程师每天都要巡检,谁也不知道坏了几个促动器会不会影响观测效果,陷入疲于检修的重复劳动中。

  “姜鹏提出必须建一个反射面安全评估系统。”在望远镜调试中负责结构的工程师李辉说,按照这个思路,团队利用全过程仿真技术,把整个反射面用力学模型完全数字化,“哪个促动器坏了,哪个节点工作不正常,都能在总控室的安全评估系统中显示”,并模拟出对观测的影响,一旦超出安全范围会自动报警。

  2200多个促动器中,误差或断通讯数量超过40个,“天眼”就必须暂停观测。有反射面安全评估系统作保障,这种情况从未发生过。

  如果反射面板出问题怎么办呢?厚度仅1毫米的面板,弧度大到50多度,直接站上去肯定不行。工程师想到了模仿“太空行走”。

  这项创新技术叫“微重力蜘蛛人”,使用一个直径7.6米的氦气球将运维人员的体重减少到反射面板能承受的重量,使得人员能够到达反射面任意地方执行巡检和维护作业。

  科学家也没有停止对“天眼”的技术更新。北京大学教授、中科院国家天文台研究员李柯伽说,除了聚焦科学本身,跟“天眼”相关的天文仪器设备研制正在有序推进。

  “天眼”观测的是来自遥远天体的微弱电磁信号,要求台址电磁干扰水平极低,必须减少常规强干扰源,控制小功率干扰源,防止噪声背景恶化,预防偶发干扰。