如果要問，「中國天眼」最大的特點是什麼？除去科學上的價值，或許可以用六個字來概括：敢創新，能創新
「沒人告訴你可以怎麼做，誰也沒有把握自己的方法一定行。」反覆試驗、多次失敗、越挫越勇的艱難攻關幾乎貫穿了FAST建設階段的每一個環節
「中國天眼」世界最大、最靈敏的特性，激發了很多特殊的技術需求，需要中國科學家們充分發揮主觀能動性和創造力，在不斷「挑戰認知和技術極限」、不斷「發現問題、解決問題」中優化升級
文 |《瞭望》新聞周刊記者 潘德鑫 歐東衢
我國科學家日前利用「中國天眼」FAST對一例位於銀河系外的快速射電暴開展了深度觀測，首次探測到距離快速射電暴中心僅1個天文單位（即太陽到地球的距離）的周邊環境的磁場變化，向著揭示快速射電暴中心引擎機制邁出重要一步。
該研究由「中國天眼」FAST快速射電暴優先和重大項目科學研究團隊完成，相關成果9月21日在國際學術期刊《自然》發表。
年觀測時長超5300小時，運行效率和質量不斷提高；發現660餘顆新脈衝星，進入成果爆發期；發現迄今為止唯一一例持續活躍的重複快速射電暴FRB20190520B，並將其定位於一個距離我們30億光年的矮星系；中國科學家利用「中國天眼」FAST獲得的測量結果，為解決恆星形成三大經典問題之一的「磁通量問題」提供了重要觀測證據……
近年來，位於貴州省黔南州平塘縣大窩凼的500米口徑球面射電望遠鏡（以下稱「中國天眼」或FAST）頻頻傳出震驚世界的好消息。這隻「觀天巨眼」在快速射電暴起源與物理機制、中性氫宇宙研究、脈衝星搜尋與物理研究、脈衝星測時與低頻引力波探測等方向持續產出成果，拓展了人類觀察宇宙視野的極限。
全面建設社會主義現代化國家，必須堅持科技為先，發揮科技創新的關鍵和中堅作用。黨的十九屆五中全會提出，堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐。
「中國天眼」作為國家重大科技基礎設施，實現了我國在前沿科學領域的一項重大原創突破，是我國科技自立自強的一個典範。
20多年前，一群中國科學家以「敢為天下先」的豪情壯志，在全世界都沒有現成經驗的情況下，讓看似「空中樓閣」的「中國天眼」最終得以屹立在貴州的群山之中。
在這個過程中，有「咬定青山不放鬆」的韌勁、「不破樓蘭終不還」的拼勁、「踏平坎坷成大道」的闖勁，更離不開中國多年發展積累的實力。從選址、建設、調試、運營，「中國天眼」每一個環節、每一塊面板、每一行代碼，都凝結着中國智慧和中國創造。
關鍵核心技術要不來、買不來、討不來。沒有科技創新的自立自強，就難以掌握關鍵核心技術，註定永遠受制於人，只能亦步亦趨。
近年來，以「中國天眼」為代表的一個個重大科技項目，不斷刷新着我國科技發展的高度。榮耀背後，與一系列關鍵核心技術的突破密不可分。而突破力量的源泉，就厚植於自立自強的創新土壤之中。
南仁東（中）與工程技術人員在大窩凼施工現場檢查施工進展（2014年12月1日攝） 中科院國家天文台供圖
敢為人先攀高峰
如果要問，「中國天眼」最大的特點是什麼？除去科學上的價值，或許可以用六個字來概括：敢創新，能創新。
500米口徑，總面積達到25萬平方米，相當於30個標準足球場那麼大。
20世紀90年代，「中國天眼」設想提出時，大膽到有些突兀，當時中國最大的射電望遠鏡口徑不到30米。口徑500米的「中國天眼」，可將類太陽星巡視目標擴大至少5倍。
唯有雄心多壯志。為了使人類有能力探索更多未知星體、未知宇宙現象、未知宇宙規律，也為縮小中國在天文領域與世界先進水平的差距，以南仁東、姜鵬等為代表的科學家、工程師，毅然承擔了這個很多人認為「不可能完成」的任務。
獨一無二的科學工程，沒有經驗可循，註定會面臨史無前例的挑戰。
2011年3月，「中國天眼」正式開工建設。為加快工期，台址開挖和裝置本身部件的設計和試驗同步進行。反射面板如「中國天眼」的「視網膜」，索網則是支撐「視網膜」的「神經系統」。「中國天眼」反射面板雖只有1毫米厚，也要使用2000多噸鋁合金，其索網結構是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的，對抗疲勞性能的要求極高，現有鋼索都難堪重任。
FAST運行和發展中心常務副主任、總工程師姜鵬帶着一幫青年人，用整整兩年時間，進行了大規模的索疲勞試驗。近百次失敗，從千頭萬緒中不斷探尋解決問題的關鍵，終於攻克超高強度、抗反覆拉伸的鋼索，首創主動變形反射面，使望遠鏡覆蓋40度天頂角，成功支撐起「中國天眼」的「視網膜」。
「沒人告訴你可以怎麼做，誰也沒有把握自己的方法一定行。」姜鵬告訴《瞭望》新聞周刊記者，「反覆試驗、多次失敗、越挫越勇」的艱難攻關幾乎貫穿了FAST建設階段的每一個環節。在建設階段，「中國天眼」獲得了鋼結構、自動化產業、機械工業、創新設計、測繪地理信息技術、電磁兼容研發、建設工程等10餘個領域的國家大獎。
創新無捷徑，唯有敢攀登。
2016年9月25日，「中國天眼」宣告落成啟用，向全球工程界貢獻了大科學工程的中國經驗和創新實踐：4450個反射單元構成的反射面；6根鋼索控制的30噸饋源艙，可以在140米高空、206米的尺度範圍內實時定位；500米的尺度上測量角度精確到8角秒；超高耐疲勞鋼索在200萬次循環加載條件下可達500MPa應力幅，國際上尚無先例。
嚴謹求實展極限
落成啟用，施工方鬆了口氣，但FAST運營團隊的每一個人心裏都清楚，真正的挑戰才剛剛開始：「世界最大」的目標實現了，還要調整成為「世界最靈敏」。
望遠鏡調試工作極具挑戰，一般傳統望遠鏡的調試周期至少需要四年。FAST的調試難度更大，不僅涉及眾多學科及專業的交叉應用，同時也存在巨大的安全風險。
「睡覺時，如有人一直在旁邊打呼嚕就很難睡着。對FAST也是如此，電磁干擾就像旁人打的呼嚕，不解決就無法正常工作。」FAST運行和發展中心電子與電氣工程部主任甘恆謙說，FAST是一個龐大的系統，所有帶電設備都會產生電磁干擾，任何一處干擾控制不好就會影響監測。
FAST變電站會產生很強的電磁干擾，需要安裝高壓濾波器。之前使用的是薄膜電容器，這本是一種在很多工程中得到驗證的成熟設備，但用在FAST就不行，承受不了高壓的薄膜被擊穿。
甘恆謙說，發現問題時，整個FAST的調試已經開始，去找廠家解決問題時間來不及，也不一定能找到解決辦法，只能自己突破。經過近2年的摸索與試驗，把傳統陶瓷電容改造成穿心電容，最終的濾波效果特別好。
「中國天眼」世界最大、最靈敏的特性，激發了很多特殊的技術需求，需要中國科學家們充分發揮主觀能動性和創造力，在不斷「挑戰認知和技術極限」、不斷「發現問題、解決問題」中優化升級。
調試階段碰到的另一個難題是控制系統推翻重建。「積木搭好了，卻發現各部分無法有效連接，望遠鏡不能按照總控的指令高效運行。」FAST運行和發展中心測量與控制工程部主任孫京海說，「簡單的修復解決不了問題，這個系統是別人開發的，我們把控不了，必須果斷放棄，換系統。」
為了儘快開發出新的控制系統，孫京海幾乎獨自重寫了全部核心算法代碼。記不清熬了多少個夜、錯過多少頓飯，他心裏只有一個想法：不能讓工程調試進度耽誤在自己這裡。最終，在正式測試時，一套為FAST量身定製的控制系統，所有指標一次通過。
記者問：「當時有把握開發出新系統嗎？」他說：「也沒把握一定能找到新路，但我們肯定老路一定是行不通了。」
日拱一卒無有盡，功不唐捐終入海。經過3年多的艱苦調試，「中國天眼」於2020年1月11日通過國家驗收。藉助「中國天眼」超高的靈敏度，國家天文台已經將脈衝星的計時精度提升至世界原有水平的50倍左右，這將有可能使人類首次具備極低頻的納赫茲引力波的探測能力。
「天眼」問天，沒有終點。姜鵬坦言，如果只把FAST當成一個望遠鏡、一台監測設備，現在已經達標了。但要維持FAST世界領先的地位，我們的創新就不能停下來，我們會傾盡全力讓FAST穩定性更好、運行效率更高。
持之以恆探蒼穹
「中國天眼」的建造，無疑是飽含戰略眼光的超前部署。
20世紀90年代，當國際上還在為新一代大射電望遠鏡怎麼建、在哪建爭論不休時，以南仁東為首的中國科技工作者提出這一極富挑戰、近乎天馬行空的設想，並且得到了國家支持。
「獨立自主建」「利用喀斯特地貌建」「技術不成熟就一邊研究一邊建」。南仁東等人明確了這三條後，連望遠鏡要落戶的喀斯特窪坑在哪都不知道，就開始幹了。
看似「不合理」現象的背後，是以南仁東等為代表的中國天文學家們，努力縮小與世界先進水平差距的迫切願望和責任擔當。
天文學是孕育重大原創發現的前沿科學，也是推動科技進步和創新的戰略制高點。重大突破，裝置先行。處在發展上升階段的「朝陽學科」，誰提出問題，誰就掌握了科學發展的動向。尤其是對於天文學這樣的實驗科學而言，前人的理論研究走在了前面，後人的實驗驗證是關鍵，這就必須用到大科學裝置。只有天天摸着望遠鏡做觀測的人，才能發現前沿的問題。
工欲善其事，必先利其器。懷着回報民族的赤誠和描繪宇宙的初心，活躍在國際天文界的南仁東在上世紀90年代毅然回國，力主中國獨立建造射電「大望遠鏡」。
樹立目標不易，實現目標更難。
第一個挑戰，就是選址。FAST的理想建造地對地形、地質、水文等都有着極高要求，為了給望遠鏡找個最合適的「家」，當時年近50歲的南仁東帶着團隊與300多幅衛星遙感圖，風餐露宿地奔走於貴州大山深處。12年時間裏，他們幾乎走遍了貴州所有的喀斯特窪地，最終從300多個候選窪地里，選擇了平塘縣大窩凼——最適合「天眼」的深深「眼窩」。
重大科技創新，考驗的不僅是科技實力，更是綜合國力。人、財、物各方面的大量投入，讓當代的重大科技創新成為一項繁雜的系統工程。
2007年，「中國天眼」5公里範圍被劃定為核心區，30公里範圍被劃定為電磁波寧靜區，克度鎮和塘邊鎮共1410戶6633名村民搬出大山。
如果沒有國家的大力支持和統籌安排，沒有集中力量辦大事的制度優勢，可能就不會有今天的「中國天眼」。
從1994年啟動選址，到2011年動工，再到2016年竣工，中國的科技工作者們22年磨一「眼」，其困難挑戰可知，其堅強意志可知，這不竭的力量很大程度上正是源於中國特色社會主義制度的獨特優勢。
敢為人先的魄力、追求極致的毅力和持之以恆的定力，這既是「中國天眼」的成功秘訣，也是我們勇攀世界科技高峰、加快建設科技強國、實現科技自立自強的不二法門。
8月28日，「秒聚青科·走近中國天眼創新論壇」在貴州平塘舉行。姜鵬在論壇上表示：在穩定運行和提升性能時，未來FAST的巡天效率將實現數量級的提升，並利用FAST解決中國射電天文領域的核心技術問題。
中國創新，仍在不斷拓展「中國天眼」的效率和視界。■
