FAST的建成使天体发出的电磁波优于10毫米的设计标准？

15年来，孙京海见证了FAST从概念设想到建成调试

在将近15年的坚守中，孙京海和同事们攻克了众多难题，把兴趣做成事业，用青春和热血为国家铸造探天利器。

建设“天眼”的过程也让孙京海收获了成长。作为FAST运行和发展中心测量与控制部主任，他将继续守护初露锋芒的“天眼”，解锁更多成果和惊喜。

临近中午12时，500米口径球面射电望远镜（FAST）观测基地。

“孙主任还得在总控室忙一会，怎么办？”“没事儿，让他慢慢来！”

约20分钟后，孙京海匆忙赶了过来，胸前的“FAST”图案格外醒目。

他与这个图案缘分太深了，从最初的概念到方案，再到后来的施工与调试，孙京海始终在围着FAST转。将近15年的坚守，他从一名学生，成长为FAST运行和发展中心测量与控制部主任，“要继续为它添砖加瓦，不但要建好、调试好，还得使用好！”孙京海说。

把设想从不可行变成可行

今年4月，FAST发现距今85亿年的快速射电暴，表明已具备开拓新学科方向的能力。而FAST展示探天能力的背后，凝结着大批科学家的心血。

2005年，从小就是天文迷的孙京海有幸成为FAST团队的一员。那时，他对于FAST的认知还相对模糊，“只知道要建世界上最大的望远镜，比已有的还要大很多。”到底有多大，他说不上来。

FAST面临的挑战前所未有，但“科学家的任务，就是把设想从不可行变成可行，最有趣的莫过于此。”

按照最初的研究设想，望远镜要通过馈源舱来接收电磁波。但馈源舱的位置并非固定，必须移动才能实现接收效果最大化，这要通过巨型支撑塔和钢绳来实现。“馈源舱相当于‘眼珠’，有38吨重，移动范围超过200米，到底要用多少根钢绳、铁塔如何设计，方案一大堆，但一直没有定论。”孙京海介绍。

“要想验证所有方案，都得逐一建立模型，反复论证，大约一年才完成。”2007年，团队终于找到了馈源支撑的理想方案，这也让孙京海的博士论文有了突破。2011年1月，在博士论文顺利完成的同时，孙京海也从学生正式成为科研人员。

“FAST是庞大且复杂的项目，没有经验可循，但只要持续向前推进，哪怕是一小步，也让人振奋。”孙京海说。此后近10年，孙京海和同事们接连攻克了众多难题，“这里有自己的青春和热血，能为国家铸造探天利器，值！”

国之重器不能将就

“FAST”一词意味着“快速”，让国家尽快拥有探天利器，是整个研究团队的使命，但征途漫漫。“仅从萌生想法到形成方案就花了整整6年，更别提后面的工程建设。”在找到FAST的安身之地后，孙京海又接到一系列新任务，首先要尽快确定6座巨型支撑塔的具体位置。

绕着贵州省平塘县克度镇大窝凼洼地，借助电脑和卫星遥感，孙京海锁定了潜在的地点，但这还不够，“南仁东老师讲过，要把FAST建得美、动得准、调得灵，国之重器不能将就。”

“支撑塔等间距分布在反射面外围，不仅美观，而且更容易受力均匀，能有效控制馈源舱。”讨论再三，在确定支撑塔均匀分布后，孙京海筛选出了几种方案，经过实地勘探，根据各处开方量的大小，最终确定了塔的位置。

为了监测整体施工情况，工人们小心翼翼地爬上200多米高的山包，安装摄像头，结果没过几天，一个雷打下来，不仅摄像头用不成，工地的笔记本电脑、施工机械等都损坏了不少。大窝凼属于喀斯特山区，雷雨季节超过半年，每年有4000多次雷击，雷电防护必须解决。经过几个月的摸索，孙京海跟同事们一起制定了具体的保护等级，“技术难度不大，就是实施起来略微繁琐，但结果还不错，现在靠近‘大锅’，很难发现防护装置，整体美观不受影响。”

FAST建成的那一刻，孙京海无法抑制内心的激动，“看到这口‘大锅’，就跟见到自己孩子一样亲切。”

期待更好的科研产出

望远镜建成后，还需要过调试这关。“望远镜由大量硬件组合而成，没有调试便无法有效运转。”孙京海说。很快，研究团队成立调试组，准备进行调试验收。

“在建造时，按照不同的专业分为很多小工程，仅施工方就有上百个，组装之后能否达到理想性能，谁都把不准。”在调试馈源支撑控制系统时，孙京海最不想看到的情况出现了，“望远镜不协调，动不了，无法对准观测目标。”孙京海决定重新开发一套新系统。

短短一年多时间，孙京海做到了，“系统只是基础性的，还要优化对馈源舱的控制与测量，只有‘擦’得更亮，FAST才能测得更远更准。”

孙京海介绍，FAST的反射面由4450块不规则的三角形组成，天体发出的电磁波，需经发射面反射，汇聚成一个焦点，不同时间位置也不固定。这需要精准计算出焦点的位置，再控制馈源舱，让其无限接近焦点，实现最大化接收。经过努力，馈源舱的移动精度最高达到6毫米，优于10毫米的设计标准。

目前，FAST已实现从最初的能观测，到高性能观测的转变。去年有段时间，更是实现全天24小时的有效观测。“FAST的作用逐步凸显，这才是大家所期待的”，不过，孙京海仍在继续攻关，“我们还在想办法提升设备的可靠性，降低非观测时间，提高观测效率。”

截至目前，包括发现132颗认证的脉冲星在内，FAST取得了一系列重大成果，现在正开展低频引力波探测、系外行星和地外文明搜索等探索。“希望能有更好的科研产出，让科研成果的价值超越工程本身。”对孙京海和同事们来说，初露锋芒的“天眼”还有更多值得期待的惊喜。
责任编辑:pj