大窩凼里的青春歲月：讓中國睜開“天眼”，看穿星辰

文｜楊 潔 邱晨輝

13 年前，31 歲的博士畢業生姜鵬拎著行李，來到貴州省平塘縣一個名為大窩凼(dànɡ)的喀斯特洼地。他怎么也想象不到，眼前不通路、不通電、幾乎與現代社會隔絕的大窩凼，幾年之后會建起全球最大、最靈敏的單口徑球面射電望遠鏡——“中國天眼”FAST，一個全球天文學家都夢寐以求的科研裝置。

那時的FAST，在很多人看來還是一個遙不可及的夢想，夢想很大：口徑500 米，相當于30 個標準足球場那么大，如果往里面倒滿礦泉水，全世界70 億人平均每人可分4 瓶；其目光所至，更是能“看穿”130多億光年的區域，那將無限接近宇宙邊緣。相應地，FAST 的建造挑戰之大，大到可以突破傳統望遠鏡的建造極限；建設條件之苦，苦到沒幾人愿意來實現這個夢想，即便是包括姜鵬在內的年輕博士，最初也一度懷疑這個項目“會不會是忽悠人的”。

“中國天眼”F A S T，即5 0 0 米口徑球面射電望遠鏡（F ive-hund red-me ter Aperture Sphe rical r a d i o T e l e s c o p e，簡寫為F A S T），位于貴州省黔南布依族苗族自治州境內，是我國“十一五”重大科技基礎設施建設項目，世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡，是當今射電天文學的“重器”。

“中國天眼”在快速射電暴起源與物理機制、中性氫（中性氫是宇宙中豐度最高的元素，廣泛存在于宇宙的不同時期，是不同尺度物質分布的最佳示蹤物之一）宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測時與低頻引力波探測等方向，持續產出成果，極大地拓展了人類觀察宇宙的視野極限。

“中國天眼”的建造亦堪稱現代工程奇跡，誕生了許多具有我國自主知識產權的專利技術，并在其他大型復雜項目中得到應用。比如，超高疲勞性能鋼索結構被應用于大型體育場館，高精度索結構生產體系被應用于港珠澳大橋等的建設。

2016 年9 月25 日，“中國天眼”FAST 落成啟用，名噪一時；2020 年1 月11 日，“中國天眼”FAST 通過國家驗收，投入運行，其綜合性能是世界其他大型射電望遠鏡的10 倍；2020 年9 月，FAST 正式啟動對地外文明的搜索；2021 年3 月31 日，FAST 正式向全球開放共享，向全球天文學家征集觀測申請，并于2021 年8 月啟動科學觀測；截至2022 年1 月，FAST 已發現500 余顆脈沖星；2022 年2 月，“FAST捕獲世界最大快速射電暴樣本”入選2021 年度“中國科學十大進展”；2022 年6 月，北京師范大學天文系宇宙學與地外文明研究團組中國地外文明搜尋首席科學家張同杰教授透露，團隊使用FAST 發現了幾例來自地球之外可能的技術痕跡和地外文明候選信號，目前正在加緊排查……重大發現不斷涌現，再也沒有人懷疑大窩凼里也能實現夢想。

脈沖星，就是高速自轉的中子星，是大質量恒星死亡后的遺骸，一顆方糖大小的體積就有上億噸的質量，因能夠發射出高度周期性的電磁脈沖而得名，直徑多為1 0 千米左右，自轉極快。地球自轉一周要2 4 小時，脈沖星的自轉周期可小到0.0 0 1 4 秒（即1.4 毫秒）。脈沖星的發現被列為2 0 世紀6 0 年代的四大天文學重要發現。脈沖星就像宇宙中的“燈塔”，它極其穩定的自轉周期可以成為人類測量宇宙時空的超高精準時鐘。發現脈沖星是國際大型射電望遠鏡觀測的主要科學目標之一。目前，“中國天眼”已成為世界上發現脈沖星效率最高的設備。

快速射電暴（F a s t R a d i o B u r s t s，簡寫為F R B），是一種神秘的來自銀河系外的射電天文現象，也是宇宙中最明亮的射電爆發現象，爆發的持續時間僅為幾毫秒，卻可以顯示出極高的亮度，相當于太陽在一整天內釋放的能量，被科學家形象地稱為宇宙中的“閃光燈”。它的起源與物理機制目前完全未知，是當今天體物理領域最熱門的研究方向。研究快速射電暴有助于人類更好地理解宇宙的起源。

如今，最早連接“中國天眼”夢想和現實的科學家南仁東，已經駕鶴西去，跟在南仁東身邊見證FAST 從無到有的年輕人，則繼承了他的衣缽，堅守在祖國西南的深山之中。當從遙遠的太空傳來的電磁波落在群山環抱的大窩凼里，信號流淌進計算機集群，計算機沉默地跑著數據，身處大山中這群平均年齡才30 多歲的年輕人，要從這個萬籟俱寂的地方，讓中國睜開“天眼”，看穿星辰。

起點

姜鵬、潘高峰、岳友嶺、于東俊、孫京海、甘恒謙、錢磊、姚蕊、李輝……他們是“中國天眼”青年力量中的代表，他們中每一個人的青春，幾乎都是在大窩凼里度過的，每個人圍繞FAST都有一段長長的故事，而所有的故事都指向同一個起點，這個起點就是南仁東——FAST 最早的提出者之一。

1993年，在日本東京舉行的國際無線電科學聯盟大會上，與會科學家提出，要在全球電波環境惡化到“不可收拾”之前，建造新一代射電“大望遠鏡”。以時任中國科學院北京天文臺副臺長南仁東為首的中國天文學家，在會上提出了一個大膽的方案——在中國境內建造大型單口徑射電望遠鏡，而當時中國最大的射電望遠鏡口徑只有不到30米。

當時，一個外國友人向南仁東發問：“你知道500米（口徑）有多大嗎？”他一下子被問住了，因為500米在大多數人心里都是數字，很難真正想象它的尺寸。南仁東說，這是他一生遇到的最好的一個問題。

FAST口徑達500米，其面積相當于30個標準足球場、8個鳥巢體育場，這就需要找一個天然的洼地，遠離大城市、射電干擾小的地方。那期間，南仁東走過貴州數十個窩凼，周邊縣里的人幾乎都認識南仁東——“一開始人們以為發現了礦，后來說發現了外星人”。

2009年，姜鵬博士一畢業，就加入了FAST。他從學校剛到單位報到，就被車拉到北京密云。第一天和同事們抬著近500千克重的反射面板，從東邊跑到了西邊，幾個博士疑惑：“我們以后不會就干這個吧？”也是那一年，負責觀測規劃和數據格式技術支持的錢磊，加入了FAST 項目。他至今記得，當天南仁東請他和同事在食堂吃了午飯，聊了未來的工作，算是簡單的歡迎儀式。

沒過多久，他們被拉到了FAST 的臺址，那是“中國天眼”的“眼窩”所在。有人感慨道，未來，神秘的天文發現將從這里誕生；也有人感慨，他們所有人的青春，都要圍著這口“大鍋”轉了。

那時，剛參加工作3個月的于東俊去現場進行FAST 首級控制網穩定性監測，需要在4個山頂上放置設備采集數據。那是他第一次出公差，第一次坐飛機，第一次去山清水秀的貴州，FAST誕生地的神圣畫面在他腦海中幻想了無數遍。“可到了現場，才發現手機沒有信號，吃住就在建筑工地搭建的臨時板房里，身上布滿了蚊蟲叮咬的紅包……”

大窩凼被叢林覆蓋，山石極其陡峭。第3天，這位生長在平原地帶的小伙兒，背著重量超過15千克的設備去現場采集數據。山坡中腰有一個坡度近90°、高4米的大石頭，僅有3個凸起部位可供借力攀巖，于東俊用左手摳住石頭縫隙，身體重量壓向左側，準備發力，但沒想到，借力處由于喀斯特地貌常年風化已接近脫落，身體瞬間失去重心，出于本能反應，他右手順勢抓住了一根樹枝，借助樹枝的力跌到了大石頭下面僅10厘米寬的落腳地，右手被樹枝上的亂刺劃出了血痕……

“這已經是不幸中的萬幸，如果沒有樹枝，身后便是10多米高的深澗。其中的兇險可想而知。”于東俊說。

從1994年選址到2016年正式建成，FAST 團隊用了整整22年。姜鵬有時開玩笑說，南仁東先生挖了一個大“坑”，把100多人都裝進來了。也正是這100多人，把大窩凼變成了一個現代機械美感與自然環境完美契合的工程奇跡。

第一

FAST 的設計從一開始便是史無前例的，沒有任何經驗可以借鑒，如何設計，如何實現，建成之后如何調試，以及如何使用等等，所有的難關都只能靠自己。

FAST 的設計不同于世界上已有的任何其他單口徑射電望遠鏡，這首先體現在“中國天眼”的“視網膜”和“瞳孔”的設計上。“視網膜”指反射面；“瞳孔”指饋源艙，即放置接收宇宙外信號裝置系統的艙體。

作為世界首創，“中國天眼”的“視網膜”是主動反射面，可以改變形狀，一會兒是球面，一會兒是拋物面；“瞳孔”也更為“靈動”，采用全新的輕型索驅動控制系統，可以改變“瞳孔”的角度和位置，更有效地收集、跟蹤、監測更豐富的宇宙電磁波。

41歲的潘高峰在FAST 團隊的一項重要工作，是負責大跨度柔性六索并聯機器人的研制及建設：一個30噸重的饋源艙，要利用6座鐵塔支撐6根鋼絲繩懸吊，通過同步收放鋼絲繩，拖動饋源艙在直徑206米、高約140米的球冠面內運動，實現48毫米的定位精度，姿態角小于1°。

“匪夷所思的精度控制，這在世界上絕無僅有。”潘高峰和團隊成員為此研制出有著耐10萬次彎曲疲勞壽命的可動光纜（“中國天眼”的“視神經”），這個成果達到了相關要求的100倍。潘高峰時常慨嘆：在FAST 的建設中，經常會遇到“山重水復疑無路”的絕境，但有時也能享受到“柳暗花明又一村”的喜悅。

創新的過程中，沒有人能給年輕人一個標準答案。

2005年，孫京海還是南仁東的研究生，便加入FAST團隊，參與饋源支撐系統的仿真和實驗研究。在工程建設期，他多次分享仿真經驗方法。然而，這一從未被嘗試的方法受到了質疑，他被問到最多的問題是：你如何證明自己的仿真結果是對的？

苦于沒有原型的實踐驗證，孫京海沒法證明自己的方法。后來，他有機會承擔了控制系統調試的任務，為了盡快實現控制指標，他獨自重寫了幾乎全部核心算法代碼。沒時間吃飯就不吃，需要趕進度就不睡覺，5天5夜的調試，就為了證明自己的方法是對的。驗收當天，所有指標一次通過。孫京海說：“那一晚才是睡得最香的。”

2017年10月10日，在北京四環外中科院國家天文臺的辦公大樓里，由FAST 捕獲的首批脈沖星信號第一次向外界展示：“嘟嗚嘟——嘟嗚嘟——”“嘟——嘟——”這是來自1.6萬光年外和4100光年外的脈沖信號，像是成年人的心跳，短促而有力。

這兩個聲音，讓中國實現了“零的突破”：我國自主設計制造的天文設備第一次發現脈沖星。享譽世界的澳大利亞帕克斯射電望遠鏡的科學主管喬治·霍布斯評價：這是國際天文學界目前最令人激動的事件之一。

情懷

說起FAST當年勘察臺址，潘高峰想到這樣一個畫面：那時，南仁東常和年輕人一起，在沒有路的大山里攀爬。在爬到最陡峭的一個山頂前時，大家都勸時年65歲的南仁東在山下等，看完結果向他匯報，他卻要和大伙兒一起上去，看看實際情況。南仁東這么大歲數還要親自上去踏勘（即現場調查），搞得在場幾個設計院的老總也不好意思，紛紛跟著爬上去了，其中一個院長還穿著西裝、皮鞋。

那一年，FAST 遇到了一次近乎災難性的波折，即索網的疲勞問題。姜鵬記得，那時他們從市面上買了數十根鋼索進行實驗，卻沒有一根能滿足要求，于是他們不得不進行了一次大規模的鋼索疲勞性能實驗研究。他說，這可能也是1949年以來，能查到資料范圍內最大規模的一次索疲勞實驗。

索疲勞實驗枯燥、耗時長，他們在北京、武漢、廣西幾個不同的地方進行實驗，用了兩年多的時間，這群年輕人把FAST 最嚴重的一次技術風險給解決掉了。

44歲的甘恒謙負責FAST 電子電氣設備的運行和維護。在他看來，FAST 團隊就像是一支有著光榮傳統的隊伍，以南仁東為代表的老一輩科研工作者堅持自主創新，新人一代代地跟上，攻克了眾多FAST 建造的技術難題，把一個樸素的想法變成了現在的“中國天眼”。

在這支隊伍里，挑戰權威是被允許的。

38歲的姚蕊曾面臨饋源艙超重問題。饋源艙接口多，設計輸入多，為了確保整個饋源支撐系統的安全性，饋源艙的重量閾值是30噸，而饋源艙的詳細設計重量一度超標到34噸。這時，一個顛覆性的想法推翻了饋源艙原本的設計方案：將饋源艙的圓柱體變成“鉆石三角形”。這意味著前期的工作都要被推倒重來。姚蕊拿著方案給南仁東看，心里忐忑。南先生看了一會兒沒說話，過了一會兒道：“好像也不難看。”就這樣，FAST 的外形與布局被重新設計。

直到現在，姚蕊都不知道，當時南仁東覺得“鉆石三角形”的饋源艙是好看還是難看，“但他讓我們做了新的嘗試，讓我們堅持做對的事情”。

2016年9月，FAST 項目落成。南仁東和兩位朋友合影，一旁的友人笑容燦爛，南仁東卻眉頭緊鎖，皺成“川”字。他知道，項目落成遠遠不是結束，而是新一輪挑戰的開始。

“中國天眼”直徑500米，卻要實現靜態測量毫米級的精度，難度相當大。他帶領的這批年輕人，還要在漫長的時光里，在大窩凼與技術做斗爭，與寂寞做斗爭。

曾有人問潘高峰，像你們這種單位，掙錢少，出差多，也顧不上家，為啥還待在這兒？當時他也不知道怎么回答，只是覺得在這兒工作氛圍舒心，干的活也非常感興趣。直到后來，他聽到一個詞：情懷。在他看來，這個詞很準確地形容了他們這群人。他們身上有著深深的科學情懷，因此才有那么多人能夠耐得住寂寞，坐得住板凳，能在大窩凼堅守下去。

接力

如今，大部分的親歷者已經記不清FAST 最初建設時有多苦，他們在零星的記憶里拼湊出當時的畫面：那時沒有板房就睡帳篷，被褥潮得可以擠出水，有人起了一身的紅疹；水質不好，沒法洗澡，只能拿毛巾擦一擦，有時一待就得20多天；后來有了板房，雷雨天一個雷電下來，好多設備就被雷擊壞了。

苦嗎？難嗎？姚蕊參加FAST項目已經16年了，青春年華都奉獻在了大窩凼。她說：“能參與這樣的科技重器的建造，不枉少年。”

在姚蕊看來，年輕的時候就要拋開世俗欲望，要立大志、入主流，上大舞臺、做大事，做個人成長和國家發展所需的事情。她慶幸自己能將個人愛好和國家需求結合在一起。

姚蕊期盼著自己慢慢成長為南仁東先生的樣子，在這里堅守下去。

打扮得像個背包客的岳友嶺，可以從FAST 講到脈沖星再講到黑洞，繞一圈再講回FAST，連續講兩小時。問他為什么這么喜歡留在FAST，他拍著大腿說：“我覺得這個事情特別有意思，特別有趣！就是……就是你小時候學過的那些事，現在終于可以自己親手做了！”

2021年3月31日起，FAST面向國際開放。三代人傾注20多年青春的FAST 開始眺望宇宙：基于FAST 數據發表的高水平論文已有70多篇，發現的脈沖星數量已超過500顆，是同一時期國際上所有其他望遠鏡發現數量總和的3倍以上。

12年過去，姜鵬已經成為FAST 團隊的“老人”。想想自己從20多歲蹦蹦跳跳的小伙子，到現在FAST項目的總工程師，他說：“如果真的有一天，我們這群人不能再為FAST 做更多的貢獻，我們要學會放手，要扶持更多的年輕人，繼續接力下去。”

在2021年4月22日舉行的一場媒體溝通會上，姜鵬向記者展示了一張團隊合影：100多人的團隊，用了20多年的青春，鑄就了國之利器。如今，老一輩的人大多逝去，青年一代成長為主力軍。這張團隊照的正中間，是南仁東。

恍惚之間，姜鵬好像又回到了多年前，聽到南仁東對他說：“姜鵬，你在哪兒？你給我過來……”“他永遠都那么地不容置疑，雖然我經常反抗他……”