第A04版:纵横

中国天眼通过国家验收正式开放运行

发现102颗脉冲星,灵敏度为全球第二大望远镜2.5倍以上

  据新华社贵阳1月11日电 被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)11日顺利通过国家验收,投入正式运行,未来将着力确保装置高效、稳定、可靠运行,加强国内外开放共享。

  “中国天眼”是建于贵州省平塘县的世界最大单口径射电望远镜,建设过程中攻克了望远镜巨大体量、超高精度等技术难题。国家验收委员会专家认为,“中国天眼”各项指标均达到或优于批复的验收指标,部分关键技术达到国际领先水平。

  以南仁东为代表的老一代天文学家20世纪90年代提出设想后,“中国天眼”历经论证、立项以及5年半的艰苦建设,望远镜于2016年9月25日落成启用,进入调试期。

  作为一项交叉学科的应用型研究,国际传统大型射电望远镜的调试周期一般不低于4年,“中国天眼”团队经过2年的紧张调试工作,数项关键指标超过预期,于2019年4月通过工艺验收并向国内天文学家试开放。

  “中国天眼”总工程师、中科院国家天文台研究员姜鹏介绍,自试运行以来,“中国天眼”运行可靠稳定,其灵敏度为全球第二大望远镜的2.5倍以上。这是中国建造的射电望远镜第一次在主要性能指标上占据高点。同时,“中国天眼”在调试阶段获得了一批有价值的科学数据,目前探测到146颗优质的脉冲星候选体,其中102颗已得到认证,取得阶段性科学成果。

  据了解,未来3年至5年,“中国天眼”的高灵敏度将有可能在低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子等前沿方向催生突破。中科院国家天文台正在积极组织国内外专家,研究如何发挥“中国天眼”优良性能,加强国内外开放共享,推动重大成果产出。

  评论

  “天眼”问天,没有终点

  1月11日,“中国天眼”顺利通过国家验收,灵敏度达到全球第二大单口径射电望远镜的2.5倍以上。从器不如人到技高一筹,中国望远镜实现了从追赶到局部领先的跨越。

  通过国家验收,是国家重大科技基础设施工程成功的标志,意味着“中国天眼”完成了工程师和科学家之间的交接棒,同时吹响了凝练科学方向、集中科研力量、全天候观测、加快科学研究的集结号。

  “天眼”问天,潜力可期。“中国天眼”在主要性能指标上占据制高点,见证了我国大科学装置从模仿学习、奋力追赶到自主创新、局部超越的发展历程。低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子探索……高灵敏度使它在多领域有望催生突破。

  重大突破,装置先行。处在发展上升阶段的“朝阳学科”,谁提出问题,谁就掌握了科学发展的动向。工欲善其事必先利其器。天宫、蛟龙、天眼、悟空、墨子……科学装置为实验科学突破提供了宝贵机遇。

  机不可失,时不再来。当今科技发展日新月异,大科学装置不可能永远领先。只有抓住“中国天眼”灵敏度领先的窗口期,做好战略规划、项目遴选和数据公开,才能激励科研工作者,更好地发挥其科学效能,促成科学成果产出的黄金期。

  科学无国界。星辰大海,是人类共同的征途。“中国天眼”已开展多领域国际合作研究,并将逐步向全球科学界开放。它将全面更新脉冲星和近邻宇宙的气体分布图像,系统拓展人类的宇宙视野,为人类探索未知世界做出贡献。

  “天眼”问天,没有终点——“日拱一卒无有尽,功不唐捐终入海”,方不负“天眼”之名。

  (新华社贵阳1月11日电)

  延伸

  3年前落成,为啥今天才验收?

  2颗,11颗,43颗,93颗,102颗……从2017年10月“中国天眼”首次发现2颗脉冲星,到11日召开的国家验收会上公布已发现102颗脉冲星,它两年多来发现的脉冲星超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现数量的总和。

  ■ 问鼎射电望远镜之巅

  “中国天眼”的灵敏度达到世界第二大射电望远镜的2.5倍以上,可有效探索的空间范围体积扩大4倍,使科学家有能力发现更多未知星体、未知宇宙现象、未知宇宙规律……

  国家天文台研究员、“中国天眼”总工程师姜鹏认为,通过国家验收意味着“中国天眼”完成了工程师和科学家之间的交接棒,“火力全开”投入科学观测,接下来两三年内将有一系列重要科学产出,同时进一步稳定望远镜的性能。

  古人感叹,天边眼力破万里;而今,“天眼”的眼力破亿光年。它静若处子,除了反射面变形时上千个液压促动器一齐低吼,几乎不会动。它又迅若奔雷,每秒最高传输基带数据38G,每小时接收的平均有效科学数据约3.6T。

  ■ 摘星于百亿光年之外

  可能有人会问,既然“中国天眼”3年前落成启用了,为什么今天才验收呢?实际上,要实现科学家的各种观测意图,达成稳定可靠的灵敏度,对望远镜来说并非易事。

  从世界最大到世界最灵敏,正是“中国天眼”3年来一刻不停调试和试观测的目标和成果。它的观测范围能企及河外星系甚至百亿光年之外的宇宙边缘。

  灵敏度和分辨率是射电望远镜的两大核心指标。由于星体距离地球十分遥远,到达地球时能量微弱,灵敏度是科学家发现暗弱天体的能力,而要想进一步看清遥远天体的真实面貌,就要依靠分辨率。

  “灵敏度是最‘硬’的指标,基本由望远镜的口径限定死了。相比之下,分辨率则可以通过多台相对小的望远镜协同配合来提高。”国家天文台副研究员钱磊介绍。

  “开创了建造巨型射电望远镜的新模式,突破了传统望远镜的工程极限,采用全新设计方案、口径更大的‘中国天眼’,比国外同类望远镜的调试期更短,远超国际惯例和同行预期。”姜鹏说。

  从下面的几组数据,我们可以窥见“中国天眼”的身形:

  大——反射面由4450个反射单元构成,总面积为25万平方米,相当于30个标准足球场那么大。如果把它看成是一口盛满水的锅,容量够全世界每个人分到4瓶水。

  巧——30吨的馈源舱通过6根钢索控制,可以在140米高空、206米的尺度范围内实时定位。

  强——能看见更遥远暗弱的天体,它1分钟就能发现的星体,即使把坐标提供给百米口径的射电望远镜,对方也要9分钟才能看见。

  精——500米的尺度上测量角度精确到8角秒,10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米。

  “但这些设计、性能和精度不是理所当然的。”姜鹏说,“天眼”的索网结构,是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要实现反射面变形,对抗疲劳性能的要求极高,现成的钢索实验中都断了。如果这个材料和工艺层面的问题不解决,整个项目就要停滞。

  ■ 向宇宙未知地带探索

  美国国家科学院院士、伯克利大学射电实验室主任卡尔·海尔斯教授认为,“中国天眼”比美国阿雷西博望远镜更加灵敏,覆盖更大天区,且拥有19波束的接收机,在脉冲星搜寻、观测星际云等天文学领域拥有革命的机遇。

  姜鹏说,借助“中国天眼”超高的灵敏度,国家天文台已经将脉冲星的计时精度提升至世界原有水平的50倍左右,这将有可能使人类首次具备极低频的纳赫兹引力波的探测能力。

  (新华社电)