摘星神器“中国天眼”通过国家验收

1月8日，夜色中的“中国天眼”全景。新华社发

1月9日，工作人员对反射面板进行检修。

1月11日，专家学者对“中国天眼”进行考察。

1月11日，俯瞰“中国天眼”。

1月11日，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜通过国家验收正式开放运行，未来将着力确保装置高效、稳定、可靠运行，加强国内外开放共享。

“中国天眼”是建于贵州省平塘县的世界最大单口径射电望远镜，建设过程中攻克了望远镜巨大体量、超高精度等技术难题。国家验收委员会专家认为，“中国天眼”各项指标均达到或优于批复的验收指标，部分关键技术达到国际领先水平。

从2017年10月“中国天眼”首次发现2颗脉冲星，到今年1月11日召开的国家验收会上公布已发现102颗脉冲星，它两年多来发现的脉冲星超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现数量的总和。

1问

通过验收意味着什么？

完成工程师科学家交接

“中国天眼”的灵敏度达到世界第二大射电望远镜的2.5倍以上，可有效探索的空间范围体积扩大4倍，使科学家有能力发现更多未知星体、未知宇宙现象、未知宇宙规律……

国家天文台研究员、“中国天眼”总工程师姜鹏认为，通过国家验收意味着“中国天眼”完成了工程师和科学家之间的交接棒，“火力全开”投入科学观测，接下来两三年内将有一系列重要科学产出，同时进一步稳定望远镜的性能。

中科院院士、天体物理学家方成认为，中国曾是世界上天文记录最久远、最完整的国家。在超过3000年的时间里，连续不断地记录着各种天文现象，包括日食和月食、太阳黑子、彗星和流星、客星等。中国古代天文学家编制了100多种天文历法，也发明了大量的天文仪器。

“但近代以来，中国天文学大大落后于率先完成工业革命的西方国家。”国家天文台研究员韩金林说，即便在上世纪，老一辈天文学家也只能寻求与国外合作，相当于借用别人的望远镜，大多只能做一些边缘课题。

以王绶琯、南仁东等为代表的中国第一代、第二代天文学家，努力缩小中国与世界先进水平的差距，担起“赶潮儿”的责任。

1993年，包括中国在内的10个国家的天文学家，提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议。当时，活跃在国际天文界的南仁东毅然回国，力主中国独立建造射电“大望远镜”。

从1994年开始选址和预研究，到2016年9月25日“中国天眼”落成启用，南仁东率团队用20多年帮助中国实现了追赶——建成了世界最大的射电望远镜。

2问

为何落成3年才验收？

“索网攻关”失败近百次

可能有人会问，既然“中国天眼”3年前落成启用了，为什么今天才验收呢？实际上，要实现科学家的各种观测意图，达成稳定可靠的灵敏度，对望远镜来说并非易事。

从下面的几组数据，我们可以窥见“中国天眼”的身形：

大——反射面由4450个反射单元构成，总面积为25万平方米，相当于30个标准足球场那么大。

巧——30吨的馈源舱通过6根钢索控制，可以在140米高空、206米的尺度范围内实时定位。

强——能看见更遥远暗弱的天体，它1分钟就能发现的星体，即使把坐标提供给百米口径的射电望远镜，对方也要9分钟才能看见。

精——500米的尺度上测量角度精确到8角秒，10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米。

“但这些设计、性能和精度不是理所当然的。”姜鹏说，“天眼”的索网结构，是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要实现反射面变形，对抗疲劳性能的要求极高，现成的钢索实验中都断了。如果这个材料和工艺层面的问题不解决，整个项目就要停滞。

回忆10年前的“索网攻关”，姜鹏记忆犹新：“我们进行了可能是有史以来最系统、最大规模的索疲劳试验，经过近百次失败，终于研制出超高耐疲劳钢索，在200万次循环加载条件下可达500MPa应力幅，国际上尚无先例。”

实际上，整个团队各个子系统的研制过程，几乎都是如履薄冰。从26年前以南仁东为代表的几位科学家，发展到今天100人左右、平均年龄35岁、能独立自主设计建造大型射电望远镜和同类天线的队伍，前后4代科研工作者前赴后继、扎根深山，不负当代天文学“弄潮儿”。

3问

“中国天眼”的世界意义？

开放共享探索未知宇宙

“目前通常认为，宇宙中大约70%是暗能量，26%是暗物质，不到4%是重子物质，只有不到1%是人类能看见的发光物质。”北京大学科维理天文与天体物理研究所研究员李柯伽说，密度极高的脉冲星属于重子物质，而发光物质只相当于“一瓶可乐中的一滴水”。

多位天文学家都认为，至少在分米波波段射电天文学、脉冲星观测研究领域，“中国天眼”很快就能世界领先。除了天文学观测以及建造望远镜带动的技术创新，它还将成为最精确的物理规律验证实验平台。

美国国家科学院院士、伯克利大学射电实验室主任卡尔·海尔斯教授认为，“中国天眼”比美国阿雷西博望远镜更加灵敏，覆盖更大天区，且拥有19波束的接收机，在脉冲星搜寻、观测星际云等天文学领域拥有革命的机遇。

韩金林认为，“中国天眼”目前发现这么多脉冲星不值得惊讶，它至少再新发现千余颗脉冲星，把人类能看见的脉冲星库规模拓展50%，才算小有成就。

国家验收委员会主任、中国科学院院长白春礼说，“中国天眼”实现多项自主创新，显著提高了我国相关学科、相关领域产业技术水平和自主创新能力，望远镜综合性能达到国际领先水平，对促进我国在相关学科实现重大原创突破具有重要意义。

据了解，未来3年至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催生突破。中科院国家天文台正在积极组织国内外专家，研究如何发挥“中国天眼”优良性能，加强国内外开放共享，推动重大成果产出。 据新华社

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