什么是宇宙?四方上下曰宇,古往今來曰宙。
射電望遠鏡是人類探索宇宙的有力工具,可以向我們揭示數(shù)十億甚至上百億年前的宇宙圖像。
1993 年,在日本京都舉行的國際無線電科學聯(lián)合會(URSI)大會上,包括中國在內(nèi)的十國天文學家聯(lián)合倡議:在地球電波環(huán)境被徹底毀壞之前,看一眼宇宙原初模樣。為了解宇宙起源、探測引力波,甚至尋找地外文明,擬建造新一代大射電望遠鏡陣列LT[Large Telescope,后在1999年多倫多會議上正式定名為平方公里陣列SKA(Square Kilometre Array)],投資估算為1—10 億美元。LT/SKA計劃體現(xiàn)了科學家的想象力,同時具有很大的風險,是個投資巨大、技術復雜、沒有廣泛國際合作難以實現(xiàn)的大科學工程。
1994年,由中國科學院北京天文臺南仁東牽頭,組織中國參與大射電望遠鏡的國際合作,從跟蹤國際大科學工程計劃、爭取LT落戶中國的初衷,逐漸推進為建造大口徑小數(shù)目望遠鏡的技術路線圖,即大射電望遠鏡LT中國方案KARST(Kilometer??square Area Radio Synthesis Telescope)。我們學習美國阿雷西博(Arecibo)1000 英尺(305米)大射電望遠鏡建造及半個世紀運行的經(jīng)驗,集成十余家大學和科研院所多學科交叉的智慧,在 1994年啟動 LT喀斯特洼地選址,1995 年提出饋源艙索驅動創(chuàng)新設計、線狀及面陣饋源技術,1997年發(fā)明主動反射面創(chuàng)新技術等,提出建造 KARST 先導單元即一臺300—500米口徑射電望遠鏡的設想,逐步發(fā)展并于 1998年完善形成了 500米口徑球面射電望遠鏡 FAST(Five ??hundred ??meter Aperture Spherical radioTelescope)項目。
歷經(jīng)近十年的研究討論和技術攻關,2007年 7月 10日,F(xiàn)AST立項建議書得到國家發(fā)改委批復。2011年3月25日,F(xiàn)AST工程在黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼洼地正式開工。
2016 年 9 月 25 日,被譽為“中國天眼”的 FAST 落成竣工。習近平總書記專門發(fā)來賀信。大射電“版圖”因FAST落成而填補中國空白!FAST人用青春、智慧乃至生命打造了地球新地標“中國天眼”!
2020年1月11日,F(xiàn)AST工程通過了國家驗收!
2020年 12月,創(chuàng)造了諸多重大科學發(fā)現(xiàn)的美國阿雷西博射電望遠鏡,經(jīng)歷了57年風雨,包括颶風和地震頻繁襲擾,因連續(xù)受損和年久失修,不幸坍塌,悲壯謝幕。幾乎與此同時,F(xiàn)AST 在快速射電暴的研究成果入選《自 然》2020年十大科學發(fā)現(xiàn)!爸袊煅邸盕AST正在傳承和續(xù)寫大射電望遠鏡的光榮與夢想!
大射電望遠鏡FAST概念問世至竣工,跨度 20多年。FAST參與者,無論是設計者、建設者還是支持者,都有令人難忘的經(jīng)歷,都有可以流芳的故事。
2015年10月初,在國家天文臺郝晉新副臺長和我陪同下,科技部國際合作司參贊尹軍、國家遙感中心主任廖小罕一行考察了FAST工程的建設情況,溯源我國參與SKA國際合作、孕育出FAST項目的“丐幫”傳奇,以探討大科學裝置國際合作的中國道路。與FAST建設初期相比,當時的道路交通條件已大有改觀,從貴陽到FAST臺址平塘縣大窩凼洼地僅需 3 個多小時車程。曾任貴州省科技廳副廳長的廖小罕參與過大射電望遠鏡 LT 的選址協(xié)調(diào)。他感嘆道:世界第一的大望遠鏡即將夢圓貴州,20 多年的酸甜苦辣可以公之于世了。他建議我撰寫 FAST的歷史。我猶豫地回應說,實在太忙,退休后再寫吧。他深情地勸道:FAST 創(chuàng)造史是地方參與者及國內(nèi)外合作者的辛勞簿,是對當今年輕一代的勵志篇,你作為SKA和FAST元老,有義務進行宣介。
其實,在中國大射電望遠鏡LT/FAST醞釀、提出、預研究、立項和建設期間,我與媒體有過許多接觸。FAST從醞釀至立項的13年,為尋求理解和支持,我自愿接受媒體追蹤和采訪,目的是大力宣傳,贏得領導和公眾的理解和支持。FAST 工程 5 年多的建設時期,面對前無古人的技術挑戰(zhàn)、現(xiàn)場的艱苦環(huán)境、工程坎坷的進度和經(jīng)費問題,還有人情世故等方面的考慮,我對待媒體的態(tài)度日益謹慎。FAST建設初期,國際著名雜志《自然》(Nature)和 《科學》(Science)的記者不停追蹤,甚至打我手機約談,我均婉言謝絕或上交給南仁東,也就有了那張南仁東戴著紅色安全帽接受《自然》采訪的工作照。FAST竣工后,國內(nèi)外媒體報道頻繁不減,不再滿足于對望遠鏡表觀震撼的描述,也不再滿足于道聽途說和不自洽的推測。為此,我也花費了很多的精力,F(xiàn)在要寫書,不是任務更艱巨?
然而,要書寫經(jīng)得起歷史檢驗的 FAST 歷史,需要 FAST 參與者的直接“參與”,我責無旁貸。于是,從2015年11月起,我利用旅途、節(jié)假日,開始了斷斷續(xù)續(xù)、碎片化的寫作。2017年寫作的內(nèi)容,年底因故電腦丟失,不得不重新補寫。
在北京奧林匹克公園與愛子冠辰健走時,也是父子談心交流、談天說地的家庭時刻。他對我寫FAST歷史的第一反應是:老爸還沒老到要寫回憶錄吧?我回答說,當年意氣風發(fā)的青年,如今已年過半百。長期繁忙,使我記憶力漸衰,回憶錄就不必等退休了。我們父子倆還討論了可能的幾個書名。
不幸的是,F(xiàn)AST 工程首席科學家南仁東已于 2017 年離世。我寫這部FAST研制回憶,展示FAST事業(yè)背后的故事、那群FAST追夢人,既是為了告慰南仁東等 FAST 先驅們,也算是對 FAST 通過國家驗收、FAST 落成 5 周年的一份獻禮吧。
2020年10月,本書成稿時大約22萬字,暫定名為《大射電追夢人》。但不斷浮現(xiàn)的崢嶸歲月,令我難以止筆。我就繼續(xù)隨性寫作,陸續(xù)征求 FAST項目團隊及主要合作單位的部分相關創(chuàng)始成員、預研究骨干和建設主力們的反饋,每月更新一次。
值此FAST落成5周年之際,《天眼工程——大射電望遠鏡FAST追夢實錄》正式面世。本書共 500頁,耗時 5年半(恰好與 FAST建設工期相同),以28萬字書寫了 FAST從醞釀發(fā)起至建設運行 28年的“心路”,我也“跨界”當了回作家。在此,我由衷感謝本書寫作過程中FAST事業(yè)同志和家人親友的鼓勵和建議,上?萍冀逃霭嫔缇庉媯兊膰乐敽湍托!
本書中引用了許多資料,其中不少是內(nèi)部的會議記錄、報告等,無法作為參考文獻列出。書中使用的圖片,大部分都注明了來源。還有些圖片源自FAST研制及合作單位或個人,包括FAST工程團隊黃琳、楊清亮、袁維盛、吳文才、陳如榮、張蜀新等,20多年過去了,對應不上(或分不清)拍攝者了,在此謹表感謝和歉意。
“偉大的事業(yè)都始于夢想,夢想是激發(fā)活力的源泉,中華民族是勇于追夢的民族!”FAST事業(yè)追夢者的奮斗故事是值得我們永遠銘記的。2016年 8 月,時任科技部副部長陰和俊考察 FAST 工程時,同樣鼓勵“有故事的人” 寫FAST歷史。我期待更多FAST項目志同道合者,無論是貴州省州縣鎮(zhèn)村,發(fā)改委、科技部、國家自然基金委和中國科學院相關職能部門支持者,還是高校、研究所和企事業(yè)單位的FAST參與者,大家都來講述各自的親身經(jīng)歷,多角度追尋大射電望遠鏡FAST成就世界第一的筑夢足跡。
28年的記憶,難免有遺漏、失誤和主觀之處。我誠懇邀約讀者朋友們對發(fā)現(xiàn)的不足之處不吝批評指正,以便本書再版時及時改正和完善。
一、FAST背景————001
1.“不可見”的宇宙————002
2. 射電望遠鏡————003
3. FAST是什么————006
4. FAST有啥用————008
5. FAST簡歷————013
二、立項驛站————017
1. 從平方公里陣SKA到中國天眼FAST————017
2. 三院士黔行————036
3. 四院士推薦————040
4. 科學目標與團隊匯聚————044
5. FAST完整概念公之于世————046
6. FAST立項N次————052
7. 立項額外國際評估————063
8. 立項后的建設準備————068
三、技術攻關“三大戰(zhàn)役”————081
1. 給FAST找個家————082
2. 大射電LT/FAST選址方面軍————090
3. 饋源索驅動研究方面軍————112
4. 主動反射面研究方面軍————134
5. 預研究驗收————148
6. 密云MyFAST整體模型————150
7. 大射電“丐幫”生涯————155
四、建設與運行————160
1. 施工2011天————160
2. 五大系統(tǒng)工程建設————168
3. 電磁環(huán)境保護————193
4. FAST工程建設經(jīng)費翻番————204
5. FAST生日慶典————208
6. FAST工程驗收————216
7. 運行開放出成果————219
8. 大射電望遠鏡擴展陣————226
9. 與總書記零距離————230
五、大射電院省大協(xié)作————234
1. 風雨同舟貴州情————234
2. FAST精神與FAST時代————247
3. 科教融合譜新篇 ————253
4.“平塘星”“黔南星”雙星閃耀————271
5. 天文經(jīng)濟開先河————274
6. 大射電開啟貴州國際化————286
六、大射電國際大合作————288
1. 國際會議開到了貴州————288
2. 德國100米望遠鏡總設計師心系FAST————300
3. FAST項目“曼聯(lián)隊”————304
4. 無線電環(huán)境國際“大考”————310
5. 諾貝爾獎得主們的FAST情緣 ————319
6. FAST外交橋梁————327
七、中美“天眼”有親情————333
1. 阿雷西博望遠鏡簡介————333
2. 阿雷西博天文臺“取經(jīng)”————336
3. FAST與阿雷西博100小時“密接”————342
4. 中美“天眼”建設與運維交流————364
5. 大射電“WiFi”中美姊妹城 ————366
6.“美國天眼”悲壯謝幕 ————370
八、大射電事業(yè)傳承————373
1. 國家天文臺射電天文暨密云站簡史 ————374
2. 射電天文重點實驗室————378
3. 大射電望遠鏡實驗室“鳳凰涅槃”————380
4. FAST工程經(jīng)理部————382
5. 貴州射電天文臺 ————386
九、大射電人大情懷————389
1. FAST工程團隊“核心成員”————390
2.“天眼巨匠”南仁東————396
3. 與大射電風雨同舟27年的“老李”————403
4. 王綬琯托舉“中國天眼”————407
5. 兩名貴州青年為大射電獻身————409
6. 大射電家族600人————411
結束語————420
大射電望遠鏡LT/FAST大事記————421
主要參考文獻————437
附錄 逝去的記憶·FAST圖集————439
圖片來源————480