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“中国天眼”升级的启示

来源:经济日报2024-09-29 10:41

  作者:佘惠敏

  近日,“中国天眼”FAST的核心阵试验样机建设正式启动,计划利用FAST周围5公里内优异的电磁波环境,建设24台40米口径射电望远镜与FAST组成核心阵。核心阵将有效提升FAST分辨率、精确定位和精细成图能力,大大拓展现有科学研究领域。在建成8周年之际,FAST开启升级之路,带给我们什么启示?

  启示一:敢为人先,树立卓越目标。

  上世纪90年代,我国天文学家提出建设“中国天眼”构想,那时中国最大的射电望远镜口径不到30米,而“中国天眼”的目标是超越当时世界第一的阿雷西博望远镜。阿雷西博望远镜1963年由美国人在波多黎各建成投用,直径达305米、后扩建为350米。

  要在中国的土地上,建造世界上最大的射电望远镜——在这个目标的激励下,FAST于1994年开始大规模选址,2007年7月批复立项,2011年3月动工开建,2016年9月落成启用,2020年1月通过国家验收并正式开放运行。它具有我国自主知识产权,直径达500米,是世界最大、灵敏度最高的单口径球面射电望远镜。

  卓越的目标一旦实现,就会带来卓越的成果。“中国天眼”世界最大、最灵敏的特性,激发了很多特殊技术需求,让中国科学家和工程师们在不断挑战认知和技术极限、不断“发现问题、解决问题”中精进升级。仅在建设阶段,FAST就获得了钢结构、自动化产业、机械工业、电磁兼容研发等10余个领域的国家大奖。

  性能卓越的大科学装置,能帮助科学家持续产出重量级发现。自运行以来,FAST在脉冲星、快速射电暴、纳赫兹引力波等领域取得了多项重要原创性成果。

  启示二:不断进取,瞄准现实需求。

  要维持世界领先的地位,就不能停止创新。前车之鉴是曾被“中国天眼”对标的阿雷西博望远镜,已于2020年坍塌,观测寿命57年。

  灵敏度和分辨率是射电望远镜的核心竞争指标。从全球视野看射电望远镜建设,国际大科学工程平方公里阵列计划于2029年完成第一阶段建设任务(SKA1),美国的下一代甚大阵(ngVLA)计划2035年完工。而“中国天眼”灵敏度高但分辨率不足,在前述射电望远镜阵列建成投用后,可能会放大分辨率不足的先天缺陷,并逐渐丧失在灵敏度上的优势,将面临巨大挑战。稍有松懈,我们就可能“失守”射电波段视野的最前沿。FAST的核心阵,正是为此而建。建成后,将大幅提高“中国天眼”的“视力”,让其不仅能看得远,还能看得清。

  当然,大科学装置建设指标也不能一味求高,还要满足现实科研需求。FAST在高水平管理运行方面作出了很好的表率,年度观测时间稳定在5300小时左右,已远超国际同行预期的工作效率,为其科学产出起到重要支撑作用。此次升级,FAST核心阵选取的也是一种低成本、可快速实施的射电望远镜阵列方案。

  近年来,各地纷纷上马大科学装置,在充分肯定成绩的同时,也要正视不足。有些大装置的投入规模不足、国际领先性不够,有些地方盲目抢建大装置、造成低水平重复建设,还有部分大科学装置建成之后运行难,甚至有始无终、束之高阁,造成极大浪费。“中国天眼”的升级让我们看到,建设大科学装置要做好顶层谋划、树立卓越目标、瞄准现实需求,只有建设好更高质量的“大国重器”,才能不断加强“从0到1”的基础研究,抢占国际科技竞争的制高点。(佘惠敏)

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