近日,“中國天眼”FAST的核心陣試驗樣機建設(shè)正式啟動,計劃利用FAST周圍5公里內(nèi)優(yōu)異的電磁波環(huán)境,建設(shè)24臺40米口徑射電望遠鏡與FAST組成核心陣。核心陣將有效提升FAST分辨率、精確定位和精細成圖能力,大大拓展現(xiàn)有科學研究領(lǐng)域。在建成8周年之際,F(xiàn)AST開啟升級之路,帶給我們什么啟示?
啟示一:敢為人先,樹立卓越目標。
上世紀90年代,我國天文學家提出建設(shè)“中國天眼”構(gòu)想,那時中國最大的射電望遠鏡口徑不到30米,而“中國天眼”的目標是超越當時世界第一的阿雷西博望遠鏡。阿雷西博望遠鏡1963年由美國人在波多黎各建成投用,直徑達305米、后擴建為350米。
要在中國的土地上,建造世界上最大的射電望遠鏡——在這個目標的激勵下,F(xiàn)AST于1994年開始大規(guī)模選址,2007年7月批復立項,2011年3月動工開建,2016年9月落成啟用,2020年1月通過國家驗收并正式開放運行。它具有我國自主知識產(chǎn)權(quán),直徑達500米,是世界最大、靈敏度最高的單口徑球面射電望遠鏡。
卓越的目標一旦實現(xiàn),就會帶來卓越的成果?!爸袊煅邸笔澜缱畲?、最靈敏的特性,激發(fā)了很多特殊技術(shù)需求,讓中國科學家和工程師們在不斷挑戰(zhàn)認知和技術(shù)極限、不斷“發(fā)現(xiàn)問題、解決問題”中精進升級。僅在建設(shè)階段,F(xiàn)AST就獲得了鋼結(jié)構(gòu)、自動化產(chǎn)業(yè)、機械工業(yè)、電磁兼容研發(fā)等10余個領(lǐng)域的國家大獎。
性能卓越的大科學裝置,能幫助科學家持續(xù)產(chǎn)出重量級發(fā)現(xiàn)。自運行以來,F(xiàn)AST在脈沖星、快速射電暴、納赫茲引力波等領(lǐng)域取得了多項重要原創(chuàng)性成果。
啟示二:不斷進取,瞄準現(xiàn)實需求。
要維持世界領(lǐng)先的地位,就不能停止創(chuàng)新。前車之鑒是曾被“中國天眼”對標的阿雷西博望遠鏡,已于2020年坍塌,觀測壽命57年。
靈敏度和分辨率是射電望遠鏡的核心競爭指標。從全球視野看射電望遠鏡建設(shè),國際大科學工程平方公里陣列計劃于2029年完成第一階段建設(shè)任務(wù)(SKA1),美國的下一代甚大陣(ngVLA)計劃2035年完工。而“中國天眼”靈敏度高但分辨率不足,在前述射電望遠鏡陣列建成投用后,可能會放大分辨率不足的先天缺陷,并逐漸喪失在靈敏度上的優(yōu)勢,將面臨巨大挑戰(zhàn)。稍有松懈,我們就可能“失守”射電波段視野的最前沿。FAST的核心陣,正是為此而建。建成后,將大幅提高“中國天眼”的“視力”,讓其不僅能看得遠,還能看得清。
當然,大科學裝置建設(shè)指標也不能一味求高,還要滿足現(xiàn)實科研需求。FAST在高水平管理運行方面作出了很好的表率,年度觀測時間穩(wěn)定在5300小時左右,已遠超國際同行預期的工作效率,為其科學產(chǎn)出起到重要支撐作用。此次升級,F(xiàn)AST核心陣選取的也是一種低成本、可快速實施的射電望遠鏡陣列方案。
近年來,各地紛紛上馬大科學裝置,在充分肯定成績的同時,也要正視不足。有些大裝置的投入規(guī)模不足、國際領(lǐng)先性不夠,有些地方盲目搶建大裝置、造成低水平重復建設(shè),還有部分大科學裝置建成之后運行難,甚至有始無終、束之高閣,造成極大浪費?!爸袊煅邸钡纳壸屛覀兛吹剑ㄔO(shè)大科學裝置要做好頂層謀劃、樹立卓越目標、瞄準現(xiàn)實需求,只有建設(shè)好更高質(zhì)量的“大國重器”,才能不斷加強“從0到1”的基礎(chǔ)研究,搶占國際科技競爭的制高點。(佘惠敏)
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