“中國天眼”工程團隊：合力走到人類“視界”最前沿

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1月19日，首屆國家工程師表彰獎勵大會在人民大會堂舉行。與此同時，獲獎者之一、中國科學院國家天文臺研究員、“中國天眼”（FAST）總工程師姜鵬正在貴州省平塘縣大窩凼主持學術會議。

 “我們正在推進望遠鏡陣列，經費籌措的事情在推進，也有些關鍵技術需要論證，大家時間很難湊，所以就請假了。”電話那頭，姜鵬接連解釋說，“我們做出績，大家都看到了，這個獎頒給我們，既是對南仁東老師的告慰，也是對我們的鞭策鼓勵。”

1994年，“人民科學家”“時代楷模”南仁東創建中國天眼工程團隊，承擔了“中國天眼”建設、調試和運行的重任。30年來，這支隊伍常年堅守大山之中，不懈開展原創性技術攻關，為“中國天眼”按時保質建成及高效運行作出了卓越貢獻。

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南仁東（右一）在現場檢查機房施工質量。受訪者供圖

蓽路藍縷筑“天眼”

1993年，在日本京都舉行的國際無線電科學聯盟大會上，多國科學家倡議“在全球電波環境繼續惡化之前，建造新一代射電望遠鏡，接收更多來自外太空的訊息”。 

以時任中國科學院北京天文臺副臺長南仁東為代表的中國天文學家提出一個大膽的設想——在中國建造一座大型單口徑射電望遠鏡。

30年前，中國最大的射電望遠鏡口徑僅25米。以當時的科研水平、基建實力，組織協調能力，建造一個口徑500米的“龐然大物”無疑極其大膽、極其超期。前期論證、設計、堪址任務繁雜艱苦，團隊為此花了10來多年時間，又在貴州亂石密布的喀斯特石山里，深一腳、淺一腳地走遍近百個洼地，最終確定了大窩凼作為臺址。

2009年10月，剛博士畢業的姜鵬拖著行李箱第一次站在大窩凼的基地時，現場的簡陋遠超他想象。

“那是個幾乎與現代文明隔絕的地方，除了幾個低矮工棚，四周就是滿目青山。”姜鵬回憶說，“那時候年輕，也沒覺得條件多艱苦。”

工棚里后來通了電，但總是停。基地沒有自來水，他們的生活用水也要在山里取水，因為水源衛生條件有限，很多隊員后來都落下了腸胃病。山里手機信號不好，姜鵬記得同事們為打個電話，經常要爬到山頭找信號。

最初，隊員們的主要工作是了解巖土特性，做“地錨”實驗，選擇牢固的拉索固定點，測試地錨拉拔力。

“白天做實驗、晚上寫材料，那段日子很枯燥。”姜鵬說，“工作之余除了爬爬山，就是拔點當地搬走農民留下的蘿卜來調劑生活。”

2012年后，FAST工程開始施工一年后，基地的條件才逐步好起來。

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姜鵬（右一）等人在做地錨實驗。受訪者供圖 

“難點”最終成“亮點”

2010年，“中國天眼”遇到了一次近乎災難性的波折。

“當時我們對十余根鋼索進行疲勞實驗，沒有一例能滿足要求。”姜鵬說。

然而臺址開挖工程已經開始，拉索又是FAST的基礎。工程迫在眉睫，但國際國內都沒有現成材料可用，甚至連相關文獻、實驗數據都查不到類似的技術指標。

此時，本碩學習結構工程的力學博士姜鵬主動承擔起解決索網疲勞問題的工作。在南仁東指導下，姜鵬和團隊開始到全國各地咨詢專家、尋找材料，分析關鍵環節。

“當時拉索單絲疲勞指標沒問題，但擰成一股就不行，抗疲勞性能怎么弄都不過關。”姜鵬說，“導致材料問題的技術點很多，而且存在千絲萬縷的聯系，找出其中關鍵點非常艱難，但我們從單絲指標分析后，最終將問題鎖定在工藝方面。”

團隊查閱了很多文獻，有人說問題出在受力不均，有人認為是錨固損傷所致，有人覺得是缺陷概率分布的問題，還有人斷定是單絲間磨損造成……

團隊深入分析后，將解決單絲磨損作為主攻方向。為此，姜鵬到企業去做實驗、制訂改進措施，最終用涂層工藝解決了絲間磨損。此外，他們還改進錨固方法，創新地研究出新型“復合錨固技術”，既避免傳統熱熔方法改變鋼絲表面力學性能，又消除了夾持對材料的損傷。在此基礎上，團隊又通過改善張拉工藝，讓拉索產生塑形變形之后均勻受力。

兩年的大規模疲勞試驗，上百次實驗失敗后，他們終于研制出超高耐疲勞鋼索，支撐起“中國天眼”的“視網膜”。

此后，團隊又先后攻克多項世界級技術難題。研制出世界唯一一個采用主動變位工作方式的超大型索網結構；建設了世界上最大跨度柔性索驅動的饋源高精度定位系統，利用6根鋼索將30噸饋源艙內的并聯機器人控制至拋物面焦點位置達到毫米級的動態定位精度。團隊還研制出滿足10萬次的耐彎曲疲勞壽命的動光纜，攻克了纜線入艙方案中信號傳輸“生命線”難關。將一個個“難點”干成了“亮點”。

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團隊在討論望遠鏡控制方案。受訪者供圖

將FAST精神傳下去

FAST開工建設后，更多的團隊成員開始了異地堅守、舍家拼搏的奉獻之旅。他們遠離家人，常年駐守在大窩凼現場，有為了工作愧對自己1歲孩子的年輕媽媽；有只身一人在現場采集數據、維護機器，不怕蚊蟲蛇鼠，就害怕斷電的女漢子；有用瘦弱肩膀扛起30多斤儀器，奔走在山路、基墩上完成測量任務的年輕小伙兒。

住簡易工棚、吃工地食堂、用公共浴室和野外衛生間……

在這樣的條件下，他們硬是高質量完成了“中國天眼”工程建設，為“追趕、領先、跨越”的FAST精神做了最好的注解。

2017年初，現任中國天眼工程團隊負責人姜鵬從南仁東手中接過接力棒，帶領團隊承擔起望遠鏡的調試任務。口徑500米的望遠鏡，在調試之初龐大又脆弱，牽一發而動全身，稍有閃失，就可能功虧一簣。那段日子，姜鵬的神經一直緊繃著，隨時都有各種意想不到的突發問題需要解決。

“這期間有太多難忘的瞬間。”姜鵬感慨，“每當我迷茫的時候，都是團隊的成員們給我力量和幫助。在大家的努力和支持下，我們最終順利完成了調試任務。”

2017年8月27日，“中國天眼”第一次實現對特定目標的追蹤觀測，穩定地獲取目標源射電信號。那一刻，大伙心里的石頭終于落了地。在國家驗收會議上，專家組認為FAST工程建設實現了我國射電天文望遠鏡從追趕到領先的跨越，并實現了多項自主創新，顯著提升了我國射電天文研究能力和技術水平，推動了相關產業技術的革新與發展，產生了較大的社會經濟效益。FAST綜合性能達到國際領先水平，對促進我國天文學實現重大原創突破具有重要意義。

運行至今，FAST發現的脈沖星總數超過870顆，是國際上同時期所有其它望遠鏡發現脈沖星總數的3倍以上，在脈沖星、快速射電暴及引力波探測等領域產出一系列世界級成果，有11篇論文在《自然》《科學》上發表，相關成果入選2020年《自然》和《科學》評選的十大突破和發現，2021、2022連續兩年入選中國十大科學進展。在中國科學院組織的國家重大科技基礎設施評選中，“中國天眼”連續兩年榮獲年度優秀設施第一名的佳績。

“隨著FAST運行時間變長，設備維護壓力更大。同時我們還要考慮未來的發展。”姜鵬說，“國際上同類設備在爭分奪秒地規劃研制，很多指標都對標FAST，如果我們稍有松懈，就難以讓中國天文學家站在射電波段視野的最前沿。”

姜鵬認為，團隊取得這樣的成績，最重要的是前后幾代人圍繞一個目標，朝著一個方向努力，能長期堅持做一件事情。

“‘破四唯、五唯’問題在我們團隊從來都不存在。”姜鵬補充說，“我們關注的只有一點，精打細磨自己的工作，把事情做踏實做好。”

該團隊目前有150多人，其中有很多年輕人。如果從發表論文，產生各種人才“帽子“的數量看，姜鵬認為團隊做得并不“成功”。

“30多年來，團隊成員都在默默奉獻。從某種意義上說，大家犧牲了個體的眼前利益，才成就了團隊的事業。我們是一個個‘螺絲釘’，但我們形成了合力。”姜鵬說，“現在大科學裝置建設、先進設備研發、大科學工程實施，我們非常需要這種甘于奉獻、耐得住寂寞、能腳踏實地做事的‘螺絲釘’精神。”