“古希臘人相信,眼睛在視覺方面扮演著雙重的角色。他們認為,從雙眼中可以放射出一道蒼白的光線,與世間萬物接觸后再返回瞳孔,所見事物就像是旅行者歸來所攜帶的禮物。”美國科學家切特·雷莫在《給仰望者的天文朝圣之旅》中寫道,“眼睛既是發射器又是接收器。”
坐落在貴州平塘一個喀斯特地貌巨型洼坑中的FAST是一雙瞭望宇宙的明眸,追逐著浩瀚宇宙中的點點暗光,連接過去和未來。“FAST”的全稱是500米口徑球面射電望遠鏡。作為世界最大的單口徑射電望遠鏡,FAST又被稱作“中國天眼”,其落成是中國乃至世界射電天文學領域的一個重要里程碑。
在國家天文臺,眾多科學裝置不分晝夜地運行著。時間和空間流淌其間,有著不同的尺度,將它們串聯在一起的,是一代代巡天者不變的好奇與熱忱。
信念:支撐傳奇工程
第一次在招聘信息里看到FAST這個項目,“中國天眼”總工程師姜鵬曾懷疑它到底是不是真的。
其時是2009年,姜鵬剛從中國科學院力學研究所博士畢業,擺在他面前的出路,一個是在原本的研究方向繼續深造,或者是去高校當老師。就在這時,FAST的招聘信息出現在他眼前。
FAST的構想在當時是難以想象的,在項目規劃里,這是一臺直徑長達500米的巨型射電望遠鏡,一旦建成,人類將可以探測百億光年外的宇宙深空,為天文學和科學界的發展帶來新的可能。然而放眼中國,乃至世界范圍,都從未有過這種規模的觀測工具。如果把這臺巨型望遠鏡看作眼球,那么下方必須有足夠穩固的“視網膜”——索網——來支撐它的重量。索網的不同部位均要能夠形成拋物面,需要根據觀測目標的位置改變形狀,還要有極高的疲勞性能要求,至少使用30年。
“這個想法太大膽太瘋狂了!”姜鵬說,“這個土木工程的規模比鳥巢還要大,但精度要求卻是細如發絲,這兩者帶來的矛盾非常強烈。”但是,盡管難度高到讓人覺得“不現實”,那條招聘信息的結尾還是放上了一張國家發改委的批文,以示這是個真實存在的大科學工程,“不是忽悠人的”。
姜鵬選擇接受這個新挑戰。他曾攻讀水工結構工程和固體力學,恰好覆蓋了項目所需的多個關鍵技術領域。“它滿足了我對工程的一切設想,萬一干成了,那一定是個傳奇工程!”
接到面試通知時,姜鵬非常興奮。帶著無畏、興奮和一點迷茫,31歲的姜鵬一頭扎到貴州平塘的深山里,加入南仁東先生領導的FAST工程建設團隊,開啟一段創造傳奇的旅程。
和最初預判的一樣,由9000多根鋼索編織而成的索網是FAST工程最難的環節,而且沒有任何經驗可以借鑒。因為市場上的鋼索材質沒有任何一種能滿足這個要求,FAST團隊開始摸索自研。
整個團隊如履薄冰,任何一個環節出了錯,都無法達到預定的精度要求。在實驗室里,試錯是常態,但做工程不行,“技術接口如此之多,任何一個環節出問題都是不可逆的。”一旦走了彎路,很可能就是幾個月甚至幾年的時間。姜鵬等不起,“天眼”更等不起。
他至今記得一天夜里,自己在工地現場搭設的工棚里休息,腦海中還在不停比對著白天查看的鋼索構型和設計圖,突然一個念頭閃過——會不會之前給施工方輸出的數據中有一段鋼索的長度參數有誤?
“就是兩秒的時間,我全身都被汗浸透了。我擔心自己犯了錯誤,而且這個錯誤無法挽回。人生中我只有一次這么害怕過。”姜鵬立刻打開電腦細細排查,確認并無差錯后才放心入睡。時至今日回想起那個夜晚,那種瞬時的心驚依然清晰。
這是從0到1的過程,“百億光年再遙遠,都始于最初的起點”,然而站在起點上的人,并不知道自己將來是否真的能抵達百億光年之外。支撐著姜鵬的,唯有科研人樸素的信念,日復一日地奮斗,從而立到白頭。而FAST也真的成為了傳奇,從此地球有了非凡的眼眸,凝視星際銀河,凝視深空宇宙。這極富開創性的科研項目,在潛移默化中融入了姜鵬的生命,成為他的一部分,“既是魔力,也是磨礪”。
定力:傳好巡天人的接力棒
FAST從1994年提出構想至今,只有局中人能體味其中甘辛。
姜鵬的接力棒,是從“天眼之父”南仁東手里傳過來的。這位被授予“人民科學家”國家榮譽稱號的老人擔任FAST工程首席科學家兼總工程師,負責FAST的選址、可行性研究和初步設計,領導了FAST工程建設。2017年,望遠鏡調試的擔子交給了姜鵬。
上一輩未竟的使命傳承了下來,一同交到他手里的,還有老一輩科研人勤懇務實的精神內核。接棒的姜鵬沒有任何退路,他的人生已經牢牢和FAST綁定。從2009年到現在,姜鵬說自己的每一天都在為FAST努力。盡管在這過程中充滿常人無法想象的困難和壓力,他從未想過放棄。“天眼”在他心里只能成功不能失敗,它不能僅用“項目”二字來概括,FAST背后,是科研團隊的尊嚴。
“中國天眼團隊,科研界應該沒有幾個人不知道,這就是尊嚴。”
事實上,姜鵬還要考慮另一個問題,就是如何激發年輕一代的斗志。此時FAST已經建成,并開始接收來自宇宙深處的電磁波,進入試運行、調試階段,這也是整個團隊最迷茫的時期。FAST因其復雜性,牽一發而動全身,常常會出現各種意想不到的突發問題。“天眼”一直是伴隨著質疑成長的,進入調試階段,質疑再度席卷而來:新舊交替能否高效順滑,投入巨量資源建設的龐然大物能否實現既定的目標?其實每個人心里都沒底,團隊里的部分年輕成員難免有所疑慮。
姜鵬理解這些一線科研和工程人員的擔憂,他深知最有效的“定心丸”就是拿出一份足夠詳盡且有說服力的調試方案。姜鵬花了兩三個月將調試的各個環節逐一梳理,預演了不同任務的次序,明確哪些可以并行處理,每個核心步驟可能會遇到哪些問題,該如何解決……姜鵬深信,“樂觀的基礎是對前景的信心,而信心源于務實”,只有自己腳踏實地,才能感染到年輕人。
姜鵬挨個和這些年輕人面對面溝通,一聊就是一兩個小時。他告訴團隊,每個人都必須承受住眼前的挫折,開創者最珍貴的就是定力。但與此同時,姜鵬并不執著于所謂的“情懷”,一向秉持實干主義的他,更愿意用另一種樸實的角度引導大家:“如果說FAST是一艘巨輪,我們這些個體的命運都與它同在。”
此時的姜鵬,已不再是剛剛參加工作的博士生,他要帶著老一輩科學家對“天眼”的期待,與團隊一起去發現更多宇宙的未知,要承上,也要啟下,科研的接力棒未來總要交給年輕人,而他身上的責任,不僅是傳遞事業,還要傳遞精神。
隊伍整裝待發,努力的方向愈發明晰,剩下的便交給時間。問題還是會層出不窮,但大家都憋著一股勁頭,“怎么樣都能想辦法,怎么樣都要建成”。在姜鵬看來,困難只是一層窗戶紙,沒捅破前以為是一堵墻。捅破了,一切便豁然開朗。
時間最終給出了答案。按照以往國際同行的經驗,一架傳統望遠鏡的調試周期通常在4年左右,姜鵬和團隊僅僅用了兩年多便完成了任務。“天眼”的投入使用使得中國的天文學家終于有機會走到世界的最前沿。
非凡:探索深空的意義
2021年3月31日,“中國天眼”正式向全球科學界開放。時至今日,美國、荷蘭、澳大利亞等15個國家的科學家已經利用“中國天眼”進行了900多個小時的觀測。姜鵬感慨良多,過去我們國家天文界沒有先進的觀測設備,只能處理別的國家的“二手數據”,現在,中國不但有了自己的“眼睛”,還可以把“眼睛”借給別人用。
中國的天文學家因FAST而得以站在人類視野的前沿。2024年上半年,FAST發現了6個距離地球約50億光年的中性氫星系,這是人類迄今直接探測到的最遠的一批中性氫星系;此前,FAST已發現了4萬多個中性氫星系樣本。“天眼”在天文學上的重要貢獻正是“視野”——“第一個看見的才叫‘發現’,第二個看見的就不叫‘發現’。”
但深空探索對于人類的意義在哪里?
每個人或許都有不同的答案,在姜鵬看來,對宇宙的觀察,就是在滿足人類的好奇心。宇宙起源、星體起源、生命起源,這些問題可能伴隨著人們一生,“天文學會提醒你,這是我們最本質的存在,好奇心也是推動人類進步非常重要的因素”。
(米粒摘自“南方人物周刊”微信公眾號)