南仁東“中國天眼”之父

梁偉

8000多個殫精竭慮的日子，他帶領(lǐng)老中青三代科技工作者克服了不可想象的困難，實現(xiàn)了由跟蹤模仿到集成創(chuàng)新的跨越

2017年9月25日，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five hundred meters Aperture Spherical Telescope，簡稱“FAST”）整體完工并投入試運行整整一年。在過去的一年中，有24萬來自世界各地的游客到達(dá)望遠(yuǎn)鏡5公里核心區(qū)內(nèi)的觀景臺，目睹“中國天眼”的風(fēng)采。

而有一個人，卻再也看不到了，他就是被譽(yù)為“中國天眼”之父的南仁東。作為FAST工程總工程師兼首席科學(xué)家，他在北京時間2017年9月15日23時23分逝世，享年72歲。

很多人說，沒有南仁東，就沒有FAST。

未來會發(fā)現(xiàn)一片新大陸

什么是射電望遠(yuǎn)鏡？1932年，美國無線電工程師卡爾·央斯基用無線電天線探測到了來自銀河系中心的射電輻射，自此，人類打開了傳統(tǒng)光學(xué)波段之外進(jìn)行天文觀測的另一個窗口。射電望遠(yuǎn)鏡通過接收來自宇宙的電波信號來獲取并分析各種信息。通常情況下，射電望遠(yuǎn)鏡由定向天線或天線陣、饋電線、高靈敏度接收機(jī)和記錄儀等部分組成。其中，接收機(jī)具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，它將微弱的天體電波高倍放大后進(jìn)行檢波，再將高頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l形式記錄下來。半個多世紀(jì)過去了，人類目前造出的射電望遠(yuǎn)鏡收集到的能量還不夠翻動一頁紙。

要知道，當(dāng)時中國最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑不到30米。與美國尋找地外文明研究所的“鳳凰”計劃相比，口徑500米的球面射電望遠(yuǎn)鏡，可將類太陽星巡視目標(biāo)擴(kuò)大至少5倍。南仁東是FAST的最早提出者。在1993年日本東京召開的國際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會上科學(xué)家們提出，要在全球電波環(huán)境惡化到不可收拾之前，建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”，時任中國科學(xué)院北京天文臺副臺長的南仁東一把推開同事吳盛殷的門（吳盛殷代表中國參會），說了句：“咱們也建一個吧。宇宙空間混雜各種輻射，遙遠(yuǎn)的信號像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的耳朵，根本分辨不出來。”而當(dāng)時中國最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑只有不到30米。

南仁東曾在日本國立天文臺擔(dān)任客座教授，享受世界級別的科研條件和薪水，可他說：“我得回國。”

既然這樣，中國為什么不能做？那時候的南仁東回國才只有三年時間，但已經(jīng)在國際天文專業(yè)領(lǐng)域里頗有名氣。要知道，之前他在日本國立天文臺當(dāng)客座教授是時候，一天的薪水就相當(dāng)于國內(nèi)工作一年，但是因為中國天文事業(yè)需要他，他就義無反顧地回來了。

他曾經(jīng)用自己富有磁性的聲音表示：當(dāng)年哥倫布建造巨大船隊，得到的回報是滿船金銀香料和新大陸；但哥倫布計劃出海的時候，伊莎貝拉女王不知道，哥倫布也不知道，未來會發(fā)現(xiàn)一片新大陸。

或許在南仁東決定要做這項事業(yè)的時候，他心里想過“中國天眼”或許也能發(fā)現(xiàn)一片“新大陸”。“對他而言，中國需要這樣一個望遠(yuǎn)鏡，他扛起這個責(zé)任，就有了一種使命感?！薄疤煅邸惫こ谈苯?jīng)理張蜀新與南仁東的接觸越多，就越理解他。

就這樣，1994年，南仁東踏上了“中國天眼”的建設(shè)之路，他主持建設(shè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST。這是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡?！疤煅邸蹦軌蚪邮盏?37億光年以外的電磁信號，觀測范圍可達(dá)宇宙邊緣。借助這只“天眼”，科學(xué)家可以窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質(zhì)，測定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋可能存在的星外文明。眾多獨門絕技讓其成為世界射電望遠(yuǎn)鏡中的佼佼者。

十年只為找個“洞”

選址，論證，立項，建設(shè)。每一步都頗為不易。

FAST口徑高達(dá)500米，其面積相當(dāng)于30個足球場、8個鳥巢。南仁東的想法是，要找一個天然的洼地，不用動用太多土方，且必須是一個遠(yuǎn)離大城市、射電干擾小的地方。南仁東帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖，跋涉在中國西南的大山里，最后把目標(biāo)鎖定在了貴州天然的喀斯特地形，提出了利用喀斯特洼地建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想。他選擇的臺址俗稱“窩凼”——幾百米的山洼被四面的山體環(huán)繞，正好擋住外面的電磁波。

從北京到貴州，綠皮火車咣當(dāng)咣當(dāng)開了近50個小時，一趟一趟坐著，車輪不覺間滾過了10年。

十多年間，南仁東走遍了貴州大山里的上百個窩凼。亂石密布的喀斯特石山里，不少地方連路都沒有，只能從石頭縫間的灌木叢中，深一腳、淺一腳地挪過去。直到有一天，踏上大窩凼。這是一大片漏斗天坑群，像天然的巨碗。四周的青山抱著一片洼地，山上郁郁蔥蔥，幾排灰瓦的木屋陳列其中，雞犬之聲不絕于耳。南仁東站在窩凼中間，興奮地說：“這里好圓?！睍r任貴州平塘縣副縣長的王佐培，負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)望遠(yuǎn)鏡選址，回憶第一次見到南仁東，“七八十度的陡坡，人就像掛在山腰間，要是抓不住石頭和樹枝，一不留神就摔下去了。他的眼睛里充滿興奮，像發(fā)現(xiàn)了新大陸。真的想不到天文學(xué)家這么能吃苦！”

臺址勘察期間，為了更清晰地了解現(xiàn)場，掌握第一手資料，制定正確的危巖治理方案，當(dāng)時65歲的南仁東和年輕人一起，在沒有路的大山里攀爬。在去陡峭山頂時，大家勸他在山下等著，看完結(jié)果向他匯報，他卻堅持：“我要和你們一起上去，看看實際的情況?！?/p>

選好址后，南仁東正式提出了利用喀斯特洼地建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想。他明白這么大的工程要立項非常難。但是不立項就沒有錢，沒有錢就沒有團(tuán)隊，在初期勘探結(jié)束后，大多數(shù)人都回到了原先的工作崗位，只有南仁東滿中國跑，尋求合作單位。天文臺沒錢，他出差就坐火車，從南到北，從東又到西。因此他的立項申請書上最后出現(xiàn)了二十多個合作單位。他還設(shè)法多參加國家會議，逢人就推銷項目，“我開始拍全世界的馬屁，讓全世界來支持我們。”

每一步都關(guān)乎項目的成敗，他的付出有時甚至讓學(xué)生們覺得“太過努力了”。

連夜要趕項目材料，課題組幾個人就擠在南仁東的辦公室，逐字逐句推敲，經(jīng)常干到凌晨。匯報項目是每一個課題首席科學(xué)家面臨的題目，南仁東每次至少提前一個小時到達(dá)會場。endprint

這個“推銷員”的項目卻絕對讓人望塵莫及——500米的口徑、相當(dāng)于30個足球場的接收面積，如果在國際上做一個橫向比較，F(xiàn)AST與號稱“地面最大的機(jī)器”的德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，靈敏度提高約10倍；比排在“阿波羅”登月之前、被評為人類20世紀(jì)十大工程之首的美國“阿雷西博”305米望遠(yuǎn)鏡，綜合性能提高約10倍?！澳侠蠋熗苿恿耸澜绐氁粺o二的項目?！盕AST項目副總工程師李菂說：“他的執(zhí)著和直率最讓人佩服。”

正是在這樣的“自我推銷”中，F(xiàn)AST 項目逐漸有了名氣。

當(dāng)時，南仁東一直想為項目想要“名分”。2006年，在中國科學(xué)院院長大會上，他搶著發(fā)言，向時任中科院院長路甬祥院長表示：“首先我們干了十年，沒有名分，我們要名分，F(xiàn)AST 到底是怎么回事兒，有沒有可能立項？這么多人，二十多個大專院校、科研院所。還有我們身無分文，別人搞大科學(xué)工程預(yù)研究，上千萬甚至上億，我們囊空如洗?！?/p>

經(jīng)過多方面的努力，2006年，F(xiàn)AST項目的立項建議書終于提交。在最后的國際評審中，南仁東用英文發(fā)言，提前把整篇稿子背下來。對于自己的表現(xiàn)，南仁東說，“英文不好不壞，別的沒說清楚，但要什么說得特別明白?！?/p>

經(jīng)過多年的論證，2007年7月，F(xiàn)AST作為“十一五”重大科學(xué)裝置，終于正式被國家批準(zhǔn)立項。南仁東擔(dān)任首席科學(xué)家和總工程師。

2008年，國家發(fā)改委批復(fù)了FAST的可行性研究報告；2009年，中科院和貴州省人民政府聯(lián)合批復(fù)了FAST項目初步設(shè)計及概算；2011年開工令下達(dá)，在5年半的工程建設(shè)過程中，先后150多家國內(nèi)一流企業(yè)相繼投入FAST建設(shè)。

然而，工程的艱難程度遠(yuǎn)超出想象，這么大的望遠(yuǎn)鏡建設(shè)，關(guān)鍵技術(shù)無先例可循、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、現(xiàn)場施工環(huán)境非常復(fù)雜。

不僅如此，F(xiàn)AST的建設(shè)不僅是一個嚴(yán)密的科學(xué)工程，還是一個難度巨大的建設(shè)工程，工程涉及天文學(xué)、力學(xué)、機(jī)械工程、結(jié)構(gòu)工程、電子學(xué)、測量與控制工程，甚至巖土工程等各個領(lǐng)域，且工程從紙面設(shè)計到實際建造和運行，有著十萬八千里的距離。他通過自己的執(zhí)著、堅持和勤奮，解決了許許多多具體的技術(shù)問題，將夢想中的空中樓閣，變成了現(xiàn)實。

而今，聽聞南仁東不幸逝世的消息，網(wǎng)上、朋友圈里都是對他的悼念，中科院原基礎(chǔ)局局長李定寫到：

南征北戰(zhàn)，慎思且篤行，一紀(jì)尋覓，仁者無敵，大窩凼聚焦世界；

東奔西走，謀定而后動，畢生追求，蒼天有眼，中神通遙望星空。

從1994年持續(xù)到2006年，工程選址工作整整持續(xù)了12年時間。從選址到2016年，F(xiàn)AST正式建成用了整整22年時間。22年，支撐他的是胸懷祖國、服務(wù)人民的愛國情懷，是他作為一名科學(xué)家的責(zé)任感和使命感。

他一直在跟自己較勁

作為FAST首席科學(xué)家和總工程師，南仁東心中最大的夢想，就是把大窩凼變成一個現(xiàn)代機(jī)械美感與自然環(huán)境完美契合的工程奇跡，這是他心中最美麗的一道科學(xué)風(fēng)景。

作為FAST的造夢者，南仁東用自己不變的激情，帶領(lǐng)著一眾科學(xué)家，共同走過了22年漫長而坎坷的逐夢之旅。從北京到貴州，從科研工作者到普通工人、農(nóng)民，無數(shù)人為此付出了時間和汗水。

8000多個殫精竭慮的日子，南仁東帶領(lǐng)老中青三代科技工作者克服了不可想象的困難，最終實現(xiàn)了由跟蹤模仿到集成創(chuàng)新的跨越。

“天眼”的艱難是因為這是一個涉及領(lǐng)域極其寬泛的大科學(xué)工程，天文學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、結(jié)構(gòu)、電子學(xué)、測量與控制、巖土……而從紙面設(shè)計到建造運行，有著十萬八千里的距離。這也是一個龐大系統(tǒng)工程，每個領(lǐng)域，專家都會提各種意見，南仁東必須做出決策。

可以說，沒有哪個環(huán)節(jié)能“忽悠”他。這位“首席科學(xué)家”“總工程師”，同樣也是一個“戰(zhàn)術(shù)型的老工人”。每個細(xì)節(jié)，南仁東都要百分百肯定的結(jié)果，如果沒有解決，就一直盯著，任何瑕疵在他那里都過不了關(guān)。

工程伊始，要建一個水窖。施工方送來設(shè)計圖紙，他迅速標(biāo)出幾處錯誤打了回去。施工方驚訝極了：這個搞天文的科學(xué)家怎么還懂土建？

一位外國天文雜志的記者采訪他，他竟然給對方講起了美學(xué)。要知道南仁東對繪畫詩書、服飾美學(xué)都頗有研究。早些年在清華求學(xué)時，他在機(jī)械制圖比賽中就拿過第一名。二上世紀(jì)90年代，他甚至辦過講座談服飾潮流美學(xué)。更不為人知的是，F(xiàn)AST徽標(biāo)，也是南仁東親自動手設(shè)計的，

南仁東的助理姜鵬表示：“術(shù)業(yè)有專攻，在FAST項目里，有人不懂天文，有人不懂力學(xué)，有人不懂金屬工藝，有人不會畫圖，有人不懂無線電。這幾樣你能懂一兩個就算不錯了，但偏偏南老師幾乎都懂?！?/p>

對于這些，南仁東的回答是：“你以為我是天生什么都懂嗎？其實我每天都在學(xué)?！钡拇_，在很多人的記憶中，南仁東沒有節(jié)假日的概念，每天都在琢磨各式各樣的問題。

2010年，因為索網(wǎng)的疲勞問題，“天眼”經(jīng)歷了一場災(zāi)難性的風(fēng)險。65歲的南仁東寢食難安，幾乎天天在現(xiàn)場與技術(shù)人員溝通。工藝、材料，“天眼”的要求是現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)的20倍以上，哪有現(xiàn)成技術(shù)可以依賴。南仁東親自上陣，日夜奮戰(zhàn)，700多天，經(jīng)歷近百次失敗，方才化險為夷。

2014年，“天眼”反射面單元即將吊裝，年近七旬的南仁東堅持自己第一個上，親自進(jìn)行“小飛人”載人試驗。這個試驗需要用簡易裝置把人吊起來，送到6米高的試驗節(jié)點盤。在高空中無落腳之地，全程需手動操作，稍有不慎，就有可能摔下來。從高空下來，南仁東的衣服被汗水浸透了，但他發(fā)現(xiàn)試驗中的幾個問題。

“他喜歡冒險。沒有這種敢為人先的勁頭，是不可能干成‘天眼項目的。”周圍人說。要知道“天眼”現(xiàn)場有6個支撐鐵塔，每個建好時，南仁東總是“第一個爬上去的人”。幾十米高的圈梁建好了，他也要第一個走上去，甚至在圈梁上奔跑，開心得像個孩子。

2016年1月，在FAST項目即將建設(shè)完成，在尚無任何接收機(jī)可以使用的情況下，得益于FAST巨大的口徑和超高的靈敏度，南仁東憑借草草拼湊的一根細(xì)長魚骨狀的電視天線捕獲到了來自蟹狀星云脈沖星的信號，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織的專家喬治·郝布斯對此驚嘆說：“他們居然能用一根簡單的天線干這事兒，著實令人驚異?！?/p>

而南仁東捕獲的這個信號來自一顆超新星爆發(fā)產(chǎn)生的蟹狀星云。早在宋朝時，我國古代的天象觀測者就曾注意到這顆轉(zhuǎn)瞬即逝的“客星”，跨越千年的時空，中國人在這一刻回到世界天文觀測高地。“射電望遠(yuǎn)鏡就像靈敏的耳朵，在宇宙空間的白噪音中分別有意義的無線電信息?！蹦先蕱|曾這樣解釋作用，“這就像分辨雷聲中的蟬鳴”。

2016年9月，南仁東重新回到“大窩凼”，在22年之后懷著不同的心情重新站在山頭，目睹經(jīng)歷了漫長歲月的“天眼”正式啟用。從預(yù)研到建成的22年時間里，南仁東帶領(lǐng)老中青三代科技工作者克服了不可想象的困難，向全世界開啟了“中國天眼”。

整個天文界對FAST給予了不小的期待。在科學(xué)方面，科學(xué)家們希望FAST能夠巡視宇宙中的中性氫，研究宇宙大尺度物理學(xué)，以探索宇宙起源和演化；觀測脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律；主導(dǎo)國際低頻甚長基線干涉測量網(wǎng)，獲得天體超精細(xì)結(jié)構(gòu)；探測星際分子；搜索可能的星際通訊信號……

南仁東曾經(jīng)說過，“我談不上有高尚的追求，沒有特別多的理想，大部分時間是不得不做。”南仁東說?！叭丝偟糜袀€面子吧，你往辦公室一攤，什么也不做，那不是個事。我特別怕虧欠別人，國家投了那么多錢，國際上又有人說你在吹牛皮，我就得負(fù)點責(zé)任?！?/p>

一個月前，在中國科學(xué)院公布的2017年中科院院士初步候選人名單中，72歲的南仁東榜上有名，成為此次增選中年齡最大的候選人。

9月15日，南仁東走了，他不是院士，也沒拿過什么大獎，他把一切看淡。一如病逝后，他的家屬給國家天文臺轉(zhuǎn)達(dá)的他的遺愿：喪事從簡，不舉行追悼儀式。

就像中科院院長白春禮的的唁電中寫的，“南仁東先生是杰出的科學(xué)家，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，淡泊名利，學(xué)識淵博，遠(yuǎn)見卓識，為科學(xué)事業(yè)奮斗到生命的最后一刻，他用無私奉獻(xiàn)的精神譜寫了精彩的科學(xué)人生，他的逝世中國天文事業(yè)的重大損失！”

責(zé)任編輯 華南endprint