作者:甘晓 来源: 中国科学报 发布时间:2023/7/14 7:37:33
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“中国天眼”,再出发!

 

■本报记者 甘晓

开栏语

2013年7月17日,习近平总书记考察中国科学院,并提出“四个率先”的目标要求。

10年后,2023年,我国进入全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,中国科学院也走上了推动系统性调整和战略性重构的关键节点。

在这历史性的关键期,本报推出“率先这十年”专栏,系统回顾10年来中国科学院锐意改革、踔厉奋发的生动历程,讲述代表性科技成果背后的创新故事,邀请相关科学家分享所思所感,为中国实现高水平科技自立自强,持续推进科技体制改革,提供来自中国科学院的探索与视角。

作为世界上最大口径的射电望远镜,“中国天眼”(FAST)安静地坐落在我国西南一隅。自建成以来,它已助力科学家取得多项重磅成果。

近日,中国脉冲星测时阵列(CPTA)研究团队宣布利用FAST探测到纳赫兹引力波存在的关键证据,让人类终于站在了期盼已久的纳赫兹引力波观测窗口前。

未来,面对新的科学任务,FAST准备好了,再出发!

“我们始终牢记习近平总书记的殷殷嘱托,立足国家战略科技力量的使命定位,发挥集中力量办大事的优势,为早日实现‘四个率先’‘两加快一努力’目标作出贡献。”FAST运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏表示。

重磅成果频传

近日,中国脉冲星测时阵列研究团队在我国天文学术期刊《天文与天体物理研究》(RAA)在线发表论文称,FAST通过对57颗脉冲星的监测,首次“看见”了来自深远宇宙的涟漪——纳赫兹引力波。

同日,来自欧洲-印度、美国、澳大利亚等国家和地区的另外3个国际团队也宣布获得纳赫兹引力波存在的关键证据。在天文学家看来,对纳赫兹引力波进行探测,有助于理解超大质量黑洞的增长、演化及并合过程。

在这场20年前就开始的国际天文竞赛中,中国科学家后发先至,仅用3年5个月就成功验证了40年前的理论预言,科研团队为此深感自豪。

“我们利用中国自主设计和建造的大科学装置开展原创性研究,成果发表在中国本土的学术期刊上,我国在这一领域与国际同步达到领先水平。”国家天文台/北京大学研究员、中国脉冲星测时阵列研究团队负责人李柯伽表示。

除了纳赫兹引力波外,FAST也是脉冲星的超级“挖掘机”。迄今为止,它发现了超过780颗脉冲星,是世界上发现脉冲星效率最高的设备。不久前,凭借超高灵敏度和极强的探测能力,FAST仅用5分钟就“抓”到了一个名为PSR、 J1953+1844(M71E)的双星,其轨道周期仅为53分钟,是目前发现的轨道周期最短的脉冲星双星系统。这一发现为经典双星演化理论提供了关键证据。

此外,更早一些,迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴FRB20190520B、获得迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本、在中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展……FAST捷报频传,极大扩大了人类有效探索的宇宙空间范围。这些研究成果形成的论文,有8篇发表于《自然》、两篇发表于《科学》。

日夜坚守维护

FAST获得高质量数据,助力原创性研究,离不开运维团队的坚守。

很多去过FAST现场的科研人员有过这样的独特体验:在贵州山区常常有雷雨天光顾,外面下着瓢泼大雨、电闪雷鸣,FAST依然正常运行,科学家在室内开展的数据接收、处理工作丝毫没有受到影响。

在科研团队看来,这主要得益于先进的测控系统的支持。“运维专家团队扎扎实实地不断研发、升级测控系统,保障了FAST持续稳定运行。”姜鹏表示。

在FAST观测时间段,也有科研人员亲眼见证运维人员在上百米的高空同步进行抢修、维护。为了保证观测时间输出,运维团队日夜不停歇,筑牢FAST稳定运行保障的坚实堡垒。

据统计,目前,FAST每年运行机时超过6200小时,已经建立起完整的用户服务链条。

科研团队认识到,FAST运行和维护绝不是墨守成规地日常重复。在他们看来,要把一台巨型设备维护好,必须在高效运行的同时不断研制新技术、新方法来升级望远镜。

据了解,在团队成员的通力合作下,FAST在相控阵接收机研制、测量与控制、脉冲星测时、雷达天文学技术等关键技术研究方面取得了多项创新成果。

采访中,姜鹏与《中国科学报》分享了最新的好消息:“相控阵接收机”已经完成原理样机研制。这意味着,相关技术路线已经走通,未来3到5年,科研人员将通过大量反复迭代进一步提升其性能,争取利用这一世界领先的相控阵接收机实现FAST观测效率提升。

集中力量再奋斗

“基础研究的组织化程度越来越高、目标导向性越来越显著,建制化、体系化科研的重要作用越发凸显。”中国科学院院士、中国科学院国家天文台台长常进这样总结。

前沿科学研究已经进入大科学时代,发挥体系化建制化优势,才能在抢占科技制高点的征途上实现新的跨越。FAST在短短几年时间里成就天文学前沿领域的中国力量,成为中国科学院作为国家战略科技力量“集中力量办大事”的典范之一。

多年来,在中国科学院国家天文台牵头组织下,科学家面向世界天文科学前沿进行前瞻布局,勇于解决难题。FAST运维团队和科研团队在各自岗位上协同作战。

例如,在纳赫兹引力波领域,早在2002年我国就开展了初步的脉冲星测时阵列前期调研;2016年中国科学院启动了“多波段引力波宇宙研究”战略性先导科技专项(B类),并联合多家相关单位组建了中国脉冲星测时阵列研究团队;2019年中国天眼FAST科学委员会成立后,继续加快开展纳赫兹引力波探测协同攻关,为如今取得重大突破奠定了坚实基础。

FAST的成功离不开科学家精神的传承。在姜鹏心里,FAST是天文学家南仁东倾其一生推动建设的“传奇工程”,其难度和在科学上的用途都完美诠释了大科学工程应用的宝贵价值。“南仁东先生身上的优秀品质一直影响着我们每一个人,如今团队中的年青一代成长起来接过接力棒,不断丰富着‘天眼’精神的内涵。”他说。

面向未来,FAST团队将继续心系“国家事”、肩扛“国家责”,以鼓足敢打硬仗、敢“啃硬骨头”的精气神,进行关键技术攻关,进一步提升和扩展FAST的性能,保持其在国际同类设备中的领先地位。

姜鹏说:“只要团队在,‘中国天眼’的灵魂就在。”

面向未来,浩瀚星空,矢志奋斗未有穷期。科学家们期待,“透过”天眼,望向更深更远的宇宙。

《中国科学报》 (2023-07-14 第1版 要闻)
 
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