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中国天眼:在射电天文领域领先世界20年

科技日报·2020/10/27

是什么,让中国在射电天文领域从远远落后到领先世界20年?是中国天眼。坐落在贵州省平塘县大窝凼,是目前世界上最大单口径、最灵敏的射电望远镜,一个妥妥的大国重器。
最远能探测137亿光年之外,灵敏度比德国高10倍,比美国高3倍,甚至“你在月球上打电话,这里能听得清清楚楚”。为了铸就这口“大锅”,天文学家南仁东耗尽了一生心血。最终,中国天眼开了“眼”,他却永远闭上了眼。
令人欣慰的是,无论是在调试期间,还是正式投入运行,中国天眼的表现没有让人失望。而今,越来越多的科学家接力呵护中国天眼,让其表现越来越亮眼。
一个人和他的22年
“别人都有自己的大设备,我们没有,我挺想试一试。”南仁东说这话的时候是1993年。那一年,中国射电望远镜的口径只有25米,而早在1963年,美国就已经拥有350米口径的阿雷西博射电望远镜。
这在当时,被认为是一项不可能实现的任务。从选址开始,就像打怪升级一般,南仁东克服了一个又一个的困难。最终,在贵州平塘,南仁东找到了一个地球上独一无二、最适合建设射电望远镜的台址。抱着这个朴素的念头,从1994年开始,南仁东和他的团队踏上了漫漫征程。他们要建造的,是一个世界上最大的射电望远镜。
这是从全国成千上万个候选洼地里挑选出来的,可谓万里挑一。光选址和研究,南仁东就花了13年的时间。
选址难,立项难,建设难上加难。南仁东和团队解决了一个又一个的难题,而这些难题在全世界几乎都没有经验可以借鉴,只能埋头开展技术攻关。
“如果没成功,我怎么交代?欠了国家的、乡亲的,我有退路吗?”没有退路的南仁东,把心思全放在了中国天眼的建设现场,他亲力亲为,耗尽心血。
2016年9月25日,中国天眼建成。南仁东用自己人生中的22年,铸就了一个大国重器。2017年9月15日,他却永远闭上了双眼。真是“古有十年磨一剑,今有廿载铸天眼”。
224颗脉冲星和5000个工作机时
进入调试期后,中国天眼表现令人惊艳。
一般情况下,国际上传统大型射电望远镜的调试周期不少于4年,但中国天眼提前完成了调试任务,整体性能稳定可靠,并在调试阶段取得了一批有价值的科学成果。其中,探测到146颗优质的脉冲星候选体(102颗得到认证),实现了目前国际最高精度的脉冲星测时观测,并找到一例新的重复性快速射电暴,这些成果为利用脉冲星计时阵探测低频引力波提供了重要条件。同时,中国天眼还实现了偏振校准,并利用创新方法探测到银河系星际磁场。
正因为主要性能指标达到了国际领先水平,今年1月份,中国天眼通过了国家验收,正式投入运行。
不过,在正式投入运行不久,中国天眼即遭遇疫情冲击。为了确保中国天眼观测不停摆,运营团队制定观测计划,20多名科研人员坚守在观测现场,克服了疫情带来的种种不便,有的一待就是两个月。这期间,中国天眼完成观测时长达1000多小时,多项观测任务提前完成。
“它超出了我的预期,现在每天可以保证20个小时左右的观测时长。”针对中国天眼正式运行以来的情况,总工程师姜鹏表示,观测时长是科学产出的重要保障,原以为要达到5000个工作机时的话,至少需要3至5年,没想到今年就做到了。“这需要很好的可靠性。”
截至9月中旬,中国天眼发现的脉冲星已达224颗。在探测脉冲星领域,中国天眼已经达到国际上的绝对一流水平。
目前,中国天眼已经启动了脉冲星测时阵列、漂移扫描多科学目标巡天等5个重大和优先项目。未来3至5年,中国天眼的高灵敏度将有可能在低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子等前沿方向取得突破。
编辑:龙柏合