中國天眼：巡天遙看一千河

齊千里

中國人要建造自己的天文望遠鏡，是中國科學院1958年正式提出的。這年，毛澤東寫下“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河”的詩句。

中國天眼——鐫刻在世界天文史上的新高度

中國天眼直徑500米，具有自主知識產權，是世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡（FAST）。

以南仁東為首的中國科學家和工程技術人員在建造它時，提出三項自主創(chuàng)新：利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺址；洼坑內鋪設數(shù)千塊單元鏡面，組成500米口徑球冠狀主動反射面；采用輕型索拖動裝置和并聯(lián)機器人，實現(xiàn)望遠鏡接收機的高精度定位。

在工程建設過程中，南仁東團隊克服諸多施工困難，突破一系列技術難題，按工期高質量完成了建設任務，并產生了多項技術創(chuàng)新成果，推動了技術進步與產業(yè)升級。全新的設計思路，加之得天獨厚的臺址優(yōu)勢，使FAST突破望遠鏡的百米工程極限，開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡的新模式，將在未來10—20年保持設備的世界領先地位。

南仁東，中國科學院國家天文臺FAST項目總工程師、首席科學家。1993年，在國際無線電科學聯(lián)盟大會上，面對全球電波環(huán)境不斷惡化的形勢，各國科學家都祈盼著能盡早建造新一代射電望遠鏡。時任國家天文臺副臺長的南仁東從來就不缺乏敢為天下先的勇氣、只爭朝夕的緊迫感和強烈的使命感。經過初期勘探，F(xiàn)AST選址工作啟動，從1994年4月開始，南仁東及其團隊帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖，跋涉在中國西南的大山里，在貴州喀斯特地帶先后走遍了1000多個洼地，對比了上百個窩凼。有一天，南仁東從平塘縣克度鎮(zhèn)爬兩個多小時山路來到一處大窩凼，縱目遠眺，四周青山環(huán)抱，在這方偏僻世界里終于找到心儀之地。他站在窩凼中央，興奮地說：“這里好圓！”從此，這里就成為FAST的“家”。

2007年，南仁東主持的FAST作為“十一五”重大科學裝置被國家批準立項；2008年，國家批復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FAST項目初步設計及概算；2011年下達開工令，先后有150多家國內企業(yè)相繼投入到FAST建設中。

從提出想法到項目落成的23年時間里，南仁東帶領老中青三代科技工作者克服難以想象的困難，實現(xiàn)了由跟蹤模仿到集成創(chuàng)新的跨越。2016年9月25日，500米口徑球面射電望遠鏡正式啟用。

當中國天眼的目光穿過銀河系的時候，2017年9月15日，罹患重病的南仁東永遠地閉上了雙眼，享年72歲。2018年10月15日，經國際天文學聯(lián)合會小天體命名委員會批準，國家天文臺將1998年9月25日發(fā)現(xiàn)的國際永久編號“79694”的小行星正式命名為“南仁東星”。

縱目星空——視通萬里的探索之路

向科學進軍，大力發(fā)展現(xiàn)代天文科學事業(yè)，是從新中國成立后開始的。

1949年11月，中國科學院成立，隨即組建天文研究所。1953年2月23日，毛澤東視察中國科學院紫金山天文臺時，特意提出要看看這里收藏研究的如皋隕石，并作出重要指示：天文臺要造更大的望遠鏡，要讓天文儀器為人民服務。

那是一個激情燃燒的火紅年代。1957年9月29日，中國第一座天文館——北京天文館正式開館。它與中國的天文臺不同，也與外國的天象館不同，它是一個全新的具有中國氣派的科學普及機構，旨在向人民大眾宣傳以天文學為主的自然科學知識，在青少年中培養(yǎng)更多的天文愛好者，提高公眾的科學素質。

70年來，中國天文學研究與建設，為服務國家航天、探月事業(yè)、通訊衛(wèi)星導航系統(tǒng)等作出了重要貢獻，在國家重大工程和應用領域發(fā)揮了不可替代的作用，與我們的生活息息相關。如今，中國天眼與中國天宮、中國悟空、中國墨子等一批相繼問世的重大科技成就，是新時代中國大力實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略、建設創(chuàng)新型國家的豐碩成果。這些成果是國家創(chuàng)新體系的中堅力量和創(chuàng)新平臺，屬于戰(zhàn)略科技力量，決定著國家發(fā)展水平的基礎，是一個國家創(chuàng)新力以及核心競爭力的主要表征，是國之重器。

更上層樓——實現(xiàn)對銀河系的“星口普查”

設計建造自己的天文望遠鏡，是中國天文工作者多少年的夢想。

天文望遠鏡屬于一種大型、精密的光機系統(tǒng)工程，憑借當時新中國科技工業(yè)水平，要實現(xiàn)這一夢想是十分艱難的。但新中國的科技工作者敢想敢做，1958年高標準地提出自主建造一架2.16米口徑望遠鏡的宏偉計劃，當年即獲得國家批準。他們因陋就簡，大膽探索，先從建造60厘米的小型望遠鏡開始做前期試驗，以積累經驗。

檢驗望遠鏡威力和天文學研究水平的標志之一，就是尋找超新星。當時，世界上最先進的大望遠鏡想要發(fā)現(xiàn)一顆超新星尚且不易，但是，中國的天文學家使用自己建造的60厘米望遠鏡，創(chuàng)新尋找方法，在很短時間里就找到40多顆超新星，取得了許多開創(chuàng)性成果。

中華人民共和國成立40周年前夕，中國科學家終于自主建成具有世界先進水平的2.16米口徑的光學望遠鏡。這種望遠鏡的建成，不僅使我國天文學家可以觀測天體圖像，而且可以用不同波長的光分辨出天體光譜。從中可以知道天體中每種元素的含量，天體運動的速度、溫度、重力、磁場等，甚至可以知道天體的年齡。2.16米口徑望遠鏡產生了一大批有代表性的成果，特別是超新星光譜的觀測使它聲名大振。

欲窮千里目，更上一層樓。為了提高觀測效率和質量，中國天文學家在2.16米口徑望遠鏡的基礎上，開始設計建造一個專門用于拍攝光譜的望遠鏡——光學望遠鏡（LA？ MOST）。這是一項國家重大科技基礎設施建設工程，于1997年立項，2008年建成，國家天文臺以元代天文學家郭守敬的名字為其命名。

郭守敬望遠鏡是我國目前最大的光學望遠鏡，其有效口徑達到4米，由我國科學家自主設計建造，具有全部自主知識產權。它的建造實現(xiàn)了多個世界之最：結構設計特殊，兼具大口徑和大視場兩個優(yōu)點；光纖數(shù)量最多，焦面上安裝了4000根可以自由移動的光纖，即一次能拍攝近4000個天體的光譜；焦面自動化程度最高，4000根光纖全部是自動驅動到位的；世界上同口徑望遠鏡視場寬度只能做到2度多，而郭守敬望遠鏡達到了5度。

大口徑望遠鏡的核心技術之一，是鏡面拼接和鏡面變形的主動光學技術，就是每塊子平面都要變形，然后還要拼接在一起，圓滿地拼接成一個波浪的反射鏡。郭守敬望遠鏡將鏡面拼接和鏡面變形的主動光學技術推向了世界前沿，至今仍是世界上光譜獲取效率最高的望遠鏡。利用它獲得的龐大光譜數(shù)量，天文學家得以對銀河系進行“星口普查”，為銀河系重新畫像。

中國天文望遠鏡的發(fā)展見證著綜合國力的提升。繼中國天眼建成后，中國第一顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”于2017年成功發(fā)射，并于2018年初正式投入使用。它可以接收來自黑洞、中子星等致密天體所發(fā)射的高能輻射，并以此來研究這些神秘天體的性質。

“每個優(yōu)秀的人，都有一段沉默的時光。那段時光，是付出了很多的努力，卻得不到結果的日子，我們把它叫做扎根?！背删鸵豁椇甏蟮氖聵I(yè)又何嘗不是如此。新中國的天文學在“沉默的時光”里，就有這樣一批仰望星空而又腳踏實地“扎根”的人。他們是民族的脊梁，也是永不泯滅的明星。

（摘自七一客戶端/《黨史文匯》）