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“天眼之父”南仁东:梦想与坚守

作者:吴丽玮

2017-09-29·阅读时长10分钟

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经“中国天眼”科学委员会和时间分配委员会讨论,“中国天眼”将于2021年4月起正式对全球科学界开放。

中国天眼的研究发展离不开“天眼之父”南仁东23年的的坚守与努力。1994年,当时年近50岁的南仁东开始主持国际大射电望远镜计划的中国推进工作。他提出一个大胆的方案,在中国建造直径500米、世界上最大的单口径射电望远镜,这项计划英文名称是Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,缩写为FAST。

2017年,在距离FAST建成一周年还有10天时,南仁东离开了人世。由南仁东主持建设的FAST项目,在各大科学领域进行探索,从一个天文学家23年坚守的朴素梦想,到成为天文学界独一无二的国之重器,FAST未来将实现更多的天文学突破。



群山之中的FAST工程(摄于2016年9月24日)


天文学家的想象力

9月15日,72岁的南仁东在美国治疗肺癌时去世。“他说,如果有一天他真的不行了,他就躲得远远的,不让我们看见他。”FAST工程调试组组长姜鹏回忆说,这可能就是南仁东的性格,希望保持着最有尊严的形象。

姜鹏来天文台面试的时候,并不知道南仁东是谁,“只是感觉到他强大的气场,一看就是‘头儿’,甚至有点像‘土匪头儿’”。从上世纪90年代开始筹划FAST项目时,南仁东就一直留着一撮小胡子,过了20多年,头发和小胡子都已变得花白。在工地上他随意地穿着大汗衫,鼻梁上架着近视镜和老花镜,回北京又变回了时髦老人,有时候回到校园给研究生上课,他会穿花衬衫和牛仔裤,有一次还穿了条很潮的皮裤。“出国参加学术会议也很注重形象,要带一箱子衣服去。”FAST工程办公室副主任张海燕说。

南仁东是1963年吉林省的高考理科状元,考入清华大学无线电系,“文革”之后,在北京天文台读天体物理的研究生。他是一个爱好艺术和哲学的科学家,尤其喜欢画画,在日本国立天文台访学期间,创作了一幅油画《富士山》,至今仍挂在该校教学楼的大厅里。“有一次我问他,为什么反射面周围的六座百米支撑塔要等间距排布,打乱排不是能减少很多工作量吗?结果他就一句话,‘那样不好看’。别看他忙,但做PPT特别讲究,有一次开完会其他单位的人问我,你们是请专人帮忙设计PPT吗,怎么版式那么好看?其实都是南老自己做的。”FAST工程副经理张蜀新向本刊回忆道。

“也许是因为喜欢艺术,他和一般科学家不太一样,想法不受拘束,很有想象力,经常会冒出很多创新点出来。”FAST工程接收机与终端系统高级工程师甘恒谦对本刊记者说。


2013年12月31日,南仁东(右)在大窝凼施工现场


数千块单元组成的球面主动反射面技术是由南仁东主导的FAST最大创新点之一。主动反射面技术在以往的射电望远镜中虽已有应用,但都用在小范围的改变上,目的是通过改变单元反射面的位置来保持整个反射面的抛面形状,而FAST的反射面要进行大范围的运动,每一个单元反射面的作用是要将球面改成抛物面,通过主动的变形实现对天体跟踪式的观测。而要实现这种跟踪观测,对反射面上空的馈源舱定位精度要求很高。目前规模世界第二的美国阿雷西博射电望远镜球面口径为305米,由100米高的三座铁塔支撑着一个重达500吨的三角形平台和可移动馈源臂,以及下方悬挂着的重75吨的圆屋组成馈源舱,“305米口径的望远镜,这个平台的长度大概在百米量级,如果我们500米口径的望远镜仍然采用这种结构,平台长度至少要达到250米,这个不太现实。”甘恒谦介绍说,FAST的馈源舱使用了名为“轻型索拖动馈源支撑系统”的新设计方案,由六座支撑塔吊起六根钢索,通过索长度的收放,调节馈源接收机与发生形变的反射面之间的相对位置关系,实现高精度定位。FAST的馈源舱平台重量仅为30吨,移动起来非常灵活,与德国波恩100米望远镜相比,FAST的灵敏度提高约10倍,与阿雷西博望远镜相比,其综合性能也提高了10倍。

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吴丽玮

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