越是有難度,越要試一試(科技視點·堅持四個面向·勇攀科技高峰③)
“中國天眼”索網(wǎng)合攏時,南仁東(左七)、姜鵬(右一)與現(xiàn)場施工人員一起合影留念。
姜鵬在“中國天眼”現(xiàn)場檢查保動器的運行情況。
2009年,31歲的博士畢業(yè)生姜鵬拎著行李,來到貴州省平塘縣一個名叫大窩凼(音dàng,意為塘、水坑)的喀斯特洼地。那時,他無論如何也想不到,接下來的10多年里,自己有一大半的時間會在這里度過。
在大窩凼,姜鵬和同伴們參與、見證了全球最大最靈敏的單口徑球面射電望遠鏡——“中國天眼”的建設(shè)和運行。也是在大窩凼,姜鵬從一名還有些懵懂的助理工程師,成長為“運籌帷幄”的“中國天眼”運行和發(fā)展中心總工程師。
建設(shè)“中國天眼”,一切都是摸著石頭過河
2009年,姜鵬博士一畢業(yè),就加入了國家天文臺的“中國天眼”團隊。令他頗感意外的是,剛?cè)挝粓蟮赖牡谝惶欤捅卉嚴搅吮本┟茉啤?/p>
“到那兒后,我們的任務(wù)就是抬著近500公斤的反射面板,從東邊往西邊?!苯i笑著告訴記者,“當時大家心里直犯嘀咕,我們以后不會就干這個吧?”
在密云抬完反射面板沒多久,這群新人就被拉到了幾千公里之外的貴州大窩凼。姜鵬清楚地記得,汽車從貴陽機場開了四五個小時,一路顛簸,最后在一個小工棚前停了下來。司機師傅告訴他們,這就是“中國天眼”的臺址了。
地處深山、人煙稀少、交通不便,沒有電、上不了網(wǎng)……眼前的這個地方幾乎與現(xiàn)代文明隔絕。姜鵬和同事們都倍感失落、迷茫,甚至還有人懷疑:這個項目“會不會是忽悠人的”。
的確,“中國天眼”計劃一度曾被認為是個大膽到瘋狂的計劃。上世紀90年代初,當南仁東先生提出這個設(shè)想時,幾乎所有業(yè)內(nèi)專家都不看好。口徑超過國內(nèi)既有的望遠鏡一個數(shù)量級,工程要求是國家標準的20倍以上,施工位置在僻遠的山坳坳里——無論地質(zhì)條件、技術(shù)條件還是工程造價,在當時的中國都難以達到。
“一個500米跨度的望遠鏡,控制精度卻要達到2毫米,到底怎么實現(xiàn)?”短暫的失落過后,面對南仁東布置的難題,姜鵬反復(fù)琢磨,還是決定“跳進這個大坑”。
“我從小就是一個喜歡挑戰(zhàn)難題的人,越是有難度的事情,我越是想要試一試?!苯i對記者說。
工程建設(shè)啟動后,困難遠比想象的多。
“中國天眼”建設(shè)初期,使用的是地表水,住的是活動板房。板房里潮濕、陰冷,沒有空調(diào)也沒有暖氣;被子濕得都能擰出水來,很多人只要住上幾天,就會起滿身疹子。而且,活動板房還不隔音,夜深了有人打呼嚕、講話,隔著板壁都能聽得一清二楚。
“大家最怕的是感冒生病,一感冒,病情就會反反復(fù)復(fù),持續(xù)很久才能好。”姜鵬說。
生活上的艱苦忍一忍就過去了,最難克服的是技術(shù)攻關(guān)。
“中國天眼”的設(shè)計、建設(shè)史無前例,沒有任何經(jīng)驗可以借鑒;如何設(shè)計、如何實現(xiàn),建成之后如何調(diào)試和使用……所有難題都只能靠自己解決。
姜鵬坦陳:“這比我們一般認知的工程項目難太多了,很多事情都沒把握?!?/p>
此時,初到大窩凼時的迷茫又縈繞于心?!澳菚r的我們不知道能否解決這些問題,不知道能否建成,不知道建成后能否調(diào)試成功,一切都是摸著石頭過河,不知道水有多深、能不能過去?!?/p>
憑借著執(zhí)著與堅毅,他們攻克一道又一道難關(guān)
沒有現(xiàn)成的答案,只有逢山開路、遇水架橋。
不同于世界上已有的單口徑射電望遠鏡,“中國天眼”的“視網(wǎng)膜”——球型反射面,是一張由6670根鋼索編制的索網(wǎng),它需要在球面和拋面間進行變形,從而對天文信號進行收集和觀測。
姜鵬的專業(yè)是結(jié)構(gòu)力學(xué),被委以重任,負責索網(wǎng)工程。索網(wǎng)工程是“中國天眼”反射面實現(xiàn)變位功能的核心部件,也是施工的技術(shù)難點。
他告訴記者:“這是世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu),也是世界上第一個采用變位工作方式的索網(wǎng)體系,我們沒有任何經(jīng)驗可借鑒?!?/p>
工程啟動沒多久,團隊就遇到了一個大難關(guān)——索網(wǎng)疲勞問題。
常見的斜拉橋上的鋼索,其強度大都是200兆帕、200萬次彎曲的。由于“中國天眼”的鋼索上要裝上反射面板,需要經(jīng)常調(diào)換角度,不斷拉伸;望遠鏡,則至少需要應(yīng)用30年。設(shè)計人員反復(fù)思考、計算后,提出需安裝強度為500兆帕、彎曲次數(shù)為200萬的鋼索。
姜鵬記得,那時他們從市面上買了數(shù)十根鋼索進行實驗,卻沒有一根能滿足要求?!霸趺崔k?如果問題不解決,整個望遠鏡建設(shè)就得停滯。商討之后,我們決定進行一次大規(guī)模的鋼索疲勞性能實驗研究?!?/p>
在南仁東指導(dǎo)下,姜鵬帶領(lǐng)團隊,開始了一場長達兩年的大規(guī)模鋼索疲勞實驗。他們?nèi)找姑鳌⒎磸?fù)測試實驗,經(jīng)歷近百次失敗后,終于研制出超高耐疲勞鋼索,成功支撐起“中國天眼”的“視網(wǎng)膜”。
就這樣,憑借著執(zhí)著與堅毅,姜鵬帶領(lǐng)團隊攻克一道又一道難關(guān)。
2017年,“中國天眼”進入調(diào)試階段。望遠鏡建成后能不能用、好不好用,關(guān)鍵就看調(diào)試能否成功。
口徑500米的“天眼”,在調(diào)試之初龐大又脆弱,牽一發(fā)而動全身,稍有閃失,就可能功虧一簣。那段日子,姜鵬的神經(jīng)一直緊繃著,隨時都有各種意想不到的突發(fā)問題需要解決。向來“心理素質(zhì)很好”的他體重開始直線下降,跌到了歷史低值。
“這期間有太多難忘的瞬間?!被貞浲簦i很是感慨,“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(diào)試任務(wù)?!?/p>
2017年8月27日,“中國天眼”第一次實現(xiàn)了對特定目標的追蹤觀測,穩(wěn)定地獲取了目標源射電信號。那一刻,大伙心里的石頭終于落了地。
希望“中國天眼”產(chǎn)出更多科學(xué)成果
從1994年選址到2016年正式建成,“中國天眼”團隊用了22年。
“我們的青春很特別。”每每回憶起這段經(jīng)歷,姜鵬不禁心潮澎湃。
在外人看來,曾經(jīng)身為南仁東助手的姜鵬一定是對南先生言聽計從的。但姜鵬卻告訴記者,為了建好“中國天眼”,他幾次“違抗”了南先生的意愿。
其中一次,是關(guān)于“中國天眼”索網(wǎng)顏色的選擇。當時,南先生希望選擇白色。他覺得白色的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)會賦予工程一種融入自然的宏大和美感。姜鵬則認為,對于索網(wǎng)材質(zhì),加入任何顏色都會影響材質(zhì)純度,進而影響索網(wǎng)的壽命。所以,他據(jù)理力爭,堅持將顏色定為材質(zhì)的原色——黑色。
“最終,南先生同意了我的意見?!苯i說,“南先生對工作要求嚴格,愿意傾聽大家的意見,只要你講得有道理,他就會接受,并且從不會把這些爭執(zhí)放在心上?!?/p>
這種品質(zhì)也深深影響著姜鵬。如今,身為“中國天眼”運行和發(fā)展中心總工程師,他在做各種決定時既有自己的主見,也愿意傾聽和接受正確的意見、建議。
“我非常重視個體,尊重每一個人?!苯i說,“只有保障好團隊里每個人的利益、充分發(fā)揮每個人的聰明才智,才會讓整個團隊具有更強大的凝聚力和戰(zhàn)斗力?!?/p>
今年是姜鵬加入“中國天眼”團隊的第十三個年頭。在這期間,他與同伴們住過簡陋的活動板房,經(jīng)歷過各種惡劣天氣,品嘗過無數(shù)次測試失敗——當然,也迎來了科學(xué)的花開。截至目前,基于“中國天眼”數(shù)據(jù)發(fā)表的高水平論文已有120余篇,所發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量超過660顆,發(fā)現(xiàn)了迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴。
宇宙浩瀚、星河燦爛,“中國天眼”的征程才剛剛開始。說到未來,姜鵬表示:“希望‘中國天眼’產(chǎn)出更多的科學(xué)成果,為人類文明貢獻更多‘中國智慧’?!?/p>
中國科學(xué)院國家天文臺供圖
《 人民日報 》( 2022年06月27日 19 版)
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