作為世界上最大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，“中國天眼”（FAST）安靜地坐落在我國西南一隅。自建成以來，它已助力科學(xué)家取得多項重磅成果。
近日，中國脈沖星測時陣列研究團(tuán)隊宣布利用FAST探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)，讓人類終于站在了期盼已久的納赫茲引力波觀測窗口前。
未來，面對新的科學(xué)任務(wù)，F(xiàn)AST準(zhǔn)備好了，再出發(fā)！
“我們始終牢記習(xí)近平總書記的殷殷囑托，立足國家戰(zhàn)略科技力量的使命定位，發(fā)揮集中力量辦大事的優(yōu)勢，為早日實現(xiàn)‘四個率先’‘兩加快一努力’目標(biāo)要求作出貢獻(xiàn)。”FAST運行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬表示。
重磅成果頻傳
近日，中國脈沖星測時陣列研究團(tuán)隊在我國天文學(xué)術(shù)期刊《天文和天體物理學(xué)研究》（RAA）在線發(fā)表論文稱，F(xiàn)AST通過對57顆脈沖星的監(jiān)測，首次“看見”了來自深遠(yuǎn)宇宙的漣漪——納赫茲引力波。
同日，來自歐洲—印度、美國、澳大利亞等國家和地區(qū)的另外3個國際團(tuán)隊也宣布獲得納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。在天文學(xué)家看來，對納赫茲引力波進(jìn)行探測，有助于理解超大質(zhì)量黑洞的增長、演化及并合過程。
在這場20年前就開始的國際天文競賽中，中國科學(xué)家后發(fā)先至，僅用3年5個月就成功驗證了40年前的理論預(yù)言，科研團(tuán)隊為此深感自豪。
“我們利用中國自主設(shè)計和建造的大科學(xué)裝置開展原創(chuàng)性研究，成果發(fā)表在中國本土的學(xué)術(shù)期刊上，我國在這一領(lǐng)域與國際同步達(dá)到領(lǐng)先水平。”中國科學(xué)院國家天文臺/北京大學(xué)研究員、中國脈沖星測時陣列研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人李柯伽表示。
除了納赫茲引力波外，F(xiàn)AST也是脈沖星的超級“挖掘機”。迄今為止，它發(fā)現(xiàn)了超過780顆脈沖星，是世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備。不久前，憑借超高靈敏度和極強的探測能力，F(xiàn)AST僅用5分鐘就“抓”到了一個名為PSR、J1953+1844（M71E）的雙星，其軌道周期僅為53分鐘，是目前發(fā)現(xiàn)的軌道周期最短的脈沖星雙星系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典雙星演化理論提供了關(guān)鍵證據(jù)。
此外，更早一些，發(fā)現(xiàn)迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB20190520B、獲得迄今為止最大的快速射電暴偏振觀測樣本、在中性氫譜線測量星際磁場取得重大進(jìn)展……FAST捷報頻傳，極大擴大了人類有效探索的宇宙空間范圍。這些研究成果形成的論文，有8篇發(fā)表于《自然》、2篇發(fā)表于《科學(xué)》。
日夜堅守維護(hù)
FAST獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)，助力原創(chuàng)性研究，離不開運維團(tuán)隊的堅守。
很多去過FAST現(xiàn)場的科研人員有過這樣的獨特體驗：在貴州山區(qū)常常有雷雨天光顧，外面下著瓢潑大雨、電閃雷鳴，F(xiàn)AST依然正常運行，科學(xué)家在室內(nèi)開展的數(shù)據(jù)接收、處理工作絲毫沒有受到影響。
在科研團(tuán)隊看來，這主要得益于先進(jìn)的測控系統(tǒng)的支持。“運維專家團(tuán)隊扎扎實實地不斷研發(fā)、升級測控系統(tǒng)，保障了FAST持續(xù)穩(wěn)定運行。”姜鵬表示。
在FAST觀測時間段，也有科研人員親眼見證運維人員在上百米的高空同步進(jìn)行搶修、維護(hù)。為了保證觀測時間輸出，運維團(tuán)隊日夜不停歇，筑牢FAST穩(wěn)定運行保障的堅實堡壘。
據(jù)統(tǒng)計，目前，F(xiàn)AST每年運行機時超過6200小時，已經(jīng)建立起完整的用戶服務(wù)鏈條。
科研團(tuán)隊認(rèn)識到，F(xiàn)AST運行和維護(hù)絕不是墨守成規(guī)的日常重復(fù)。在他們看來，要把一臺巨型設(shè)備維護(hù)好，必須在高效運行的同時不斷研制新技術(shù)、新方法來升級望遠(yuǎn)鏡。
據(jù)了解，在團(tuán)隊成員的通力合作下，F(xiàn)AST在相控陣接收機研制、測量與控制、脈沖星測時、雷達(dá)天文學(xué)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究方面取得了多項創(chuàng)新成果。
采訪中，姜鵬分享了最新的好消息：相控陣接收機已經(jīng)完成原理樣機研制。這意味著相關(guān)技術(shù)路線已經(jīng)走通，未來3到5年，科研人員將通過大量反復(fù)迭代進(jìn)一步提升其性能，爭取利用這一世界領(lǐng)先的相控陣接收機實現(xiàn)FAST觀測效率提升。
集中力量再奮斗
“基礎(chǔ)研究的組織化程度越來越高、目標(biāo)導(dǎo)向性越來越顯著，體系化建制化科研的重要作用越發(fā)凸顯。”中國科學(xué)院院士、國家天文臺臺長常進(jìn)這樣總結(jié)。
前沿科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入大科學(xué)時代，發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢，才能在搶占科技制高點的征途上實現(xiàn)新的跨越。FAST在短短幾年時間里成就天文學(xué)前沿領(lǐng)域的中國力量，成為作為國家戰(zhàn)略科技力量的中國科學(xué)院“集中力量辦大事”的典范之一。
多年來，在國家天文臺牽頭組織下，科學(xué)家面向世界天文科學(xué)前沿進(jìn)行前瞻布局，勇于解決難題。FAST運維團(tuán)隊和科研團(tuán)隊在各自崗位上協(xié)同作戰(zhàn)。
例如，在納赫茲引力波領(lǐng)域，早在2002年我國就開展了初步的脈沖星測時陣列前期調(diào)研；2016年中國科學(xué)院啟動了“多波段引力波宇宙研究”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類），并聯(lián)合多家相關(guān)單位組建了中國脈沖星測時陣列研究團(tuán)隊；2019年“中國天眼”FAST科學(xué)委員會成立后，繼續(xù)加快開展納赫茲引力波探測協(xié)同攻關(guān)，為如今取得重大突破奠定了堅實基礎(chǔ)。
FAST的成功離不開科學(xué)家精神的傳承。在姜鵬心里，F(xiàn)AST是天文學(xué)家南仁東傾其一生推動建設(shè)的“傳奇工程”，其難度和在科學(xué)上的用途都完美詮釋了大科學(xué)工程應(yīng)用的寶貴價值。“南仁東先生身上的優(yōu)秀品質(zhì)一直影響著我們每一個人，如今團(tuán)隊中的年青一代成長起來接過接力棒，不斷豐富著‘天眼’精神的內(nèi)涵。”他說。
面向未來，F(xiàn)AST團(tuán)隊將繼續(xù)心系“國家事”、肩扛“國家責(zé)”，鼓足敢打硬仗、敢啃“硬骨頭”的精氣神，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步提升和擴展FAST的性能，保持其在國際同類設(shè)備中的領(lǐng)先地位。
姜鵬說：“只要團(tuán)隊在，‘中國天眼’的靈魂就在。”
面向未來，浩瀚星空，矢志奮斗未有窮期�？茖W(xué)家們期待，透過“天眼”，望向更深更遠(yuǎn)的宇宙。■