“超长待机”背后的中国天眼

六月份，随着夏季的到来，贵州山区迎来了雷击、暴雨、大风等恶劣天气的小高峰。

中国科学院国家天文台中国天眼，位于北京办公室。(FAST)运营与发展中心团队(以下简称团队)成员、高级工程师于东俊对远在贵州的FAST的安全运行表示关注。

这一天，他手机里的天气预报组弹出了新消息:短期内，FAST所在地区可能会发生雷暴。为了防止雷击和冰雹对一些电气设备的影响，他们根据计划做了相应的预防准备。

FAST作为当今世界上最大、最敏锐的单口径射电望远镜，每天观测近24小时，每年观测时间超过5300小时，不断为科学家提供宝贵的数据。没有100多名同事的默默守护，它的高水平稳定运行是不可或缺的。

近日，为进一步提高FAST性能，团队正在密集推进FAST核心阵的实验阵建设，争取在2030年前在FAST周边30公里范围内建成由数十个40米规格天线组成的综合孔径阵型。

“730大会”雷打不动。

FAST在2016年9月正式完成后，团队投入到调整任务中。

看眼镜建成后能不能用，关键看调整能不能成功。4450个反射面板，2225个驱动器，6根钢索，30吨的馈源舱，必须像交响乐一样完美配合，才能保证望眼镜能准确指向目标，接收宇宙中微弱的信号。

FAST运行与发展中心副主任潘高峰介绍:“当时，FAST调整绝不是一个简单的设备测试。如果你稍有失误，你可能会功亏一篑。”

在那段时间里，每个人每天白天都分散在看眼镜的不同岗位上，晚上7:30准时聚集在总控制室，举行“730大会”。会上，每个人都报告了当天的进展，并确定了第二天的调整内容。

“用数据说话”“问题不会过夜”“必须有备份计划”是“730大会”的三大铁律，也成为团队成员之间难得的默契。

于东俊记得，2019年春节前后，馈源支持测量测试已经到了最后阶段。为了全力冲刺，他和许多同事在春节期间没有回家。“在过去的几个月里，我们一再分析数据，发现问题，修改算法，然后进行验证，然后按计划提高系统的可靠性和测量精度。”他说。

正是这种严谨的工作作风和高度的责任感，使得FAST在不到两年的时间内完成了调整，达到了验收指标，比国际同类望远镜的调整周期缩短了一半以上。

调节者的坚持，让这个“观天巨眼”真正具备了洞察宇宙的能力。

科学家们是“红花”，我们是“绿叶”

现在，FAST已建成8年多，其中一项重要任务就是负责望远镜的维护和运行。

于东俊说：“保护望远镜的安全是我们心中最紧的一根弦。FAST配备了超过2000台推动器和6套钢索驱动系统，其故障率直接关系到其运行的稳定性。

很多去过FAST现场的研究人员都有过这样独特的经历:在贵州山区，经常有雷雨，外面下着倾盆大雨和闪电，FAST依然正常运行，科学家在室内实施的数据接收和处理完全没有受到影响。

这主要是由于先进的测控系统的支持。“运维专家团队不断开发升级测控系统，保证了FAST的持续稳定运行。”中国科学院国家天文台副台长、中国天眼(FAST)经营与发展中心主任姜鹏表示。

在FAST观测期间，一些研究人员亲眼目睹了运维人员在数百米的高空同时进行维护和维护。运维团队日夜不停，筑牢了FAST稳定运行保障的坚实堡垒。

于东俊介绍，除每月固定2天望眼镜外，每年的科学观测时间也达到5300小时。

即使FAST已经尽可能“长时间运行”，但申请观测时间仍然非常激烈，批准率约为五分之一。换句话说，科学家每5小时申请观测时间，平均只能获得1小时的许可和支持。

在团队成员的心目中，这反映了科学研究对高质量天文观测数据的巨大需求。“保证望远镜的高效运行和维护不仅对设备本身的性能尤为重要，也直接影响到能否支持更多的科学研究。”于东俊说。

截至2024年11月，FAST已发现1040多颗脉冲星，超过了同期国际其他眼镜发现的脉冲星总数;开展中性氢巡天任务，构建并释放世界上最大的中性氢星样本;它在快速射电暴发源和纳赫兹引力波探测等领域取得了一系列具有国际影响力的重要成果。

这种情况让团队成员感到欣慰，正如姜鹏常常鼓励大家：“科学家是‘红花’，我们是‘绿叶’。

精神坐标长期存在

南仁东是FAST永恒的“精神坐标”。“没有南先生的坚持，就没有这个项目。”几乎每个人都相信这一点。

潘高峰生动地描述了最初的场景:12年来，南仁东和他的同事带着砍刀和竹竿穿梭于贵州喀斯特山区。当地气候复杂多变，经常下大雨。他们带着伞和塑料布继续前进，甚至在一些地方，当他们遇到山洪时，他们甚至可以用沙子和石头冲走。

当施工指日可待时，他们被钢索打扰了。为了使望远镜的反射面在球面和抛物面之间灵活变形，使用的钢索可以承受200万次的应力循环，而不会在500兆帕的应力幅下断裂或损坏。“市场上购买的所有钢索在实验室疲劳实验中全军覆没，这意味着FAST最重要的主动反射变形技术很难实现，甚至可能导致整个项目死亡。”潘高峰回忆说:“当年团队成员很担心。”

经过近两年的研究，团队联合国的钢索公司和大学成功开发出符合要求的钢索结构。更让团队自豪的是，这项技术已经走出了天文学领域，并应用于国内外许多重要的桥梁工程。

姜鹏还记得，当他和南仁东一起爬上塔时，南仁东对他说，这只望眼镜以后还没做好，他就从这里跳了下来。

2017年，南仁东因病去世，队伍至今仍保留着他的办公室，门上挂着“南仁东”的名牌。

于东俊幸运地被分配到附近的房间。每当他回到北京，他总是以这样一种特殊的方式“遇见”南仁东先生，他心中的“精神坐标”。南仁东的“敢为人先”和“精雕细琢”一直激励着他。

为了保证项目的顺利进行，南仁东自己动手，长期扎根在施工现场。从钢结构的计量和计算，到项目的整体规划，他亲自检查和反复确认每一个细节，始终贯穿精益求精的精神。

未来核心阵型已经到来

如今，年轻一代不忘继承和发扬南仁东的精神。“是南先生的‘敢为人先’给了中国射电天文学领先世界的宝贵机会。”于东俊说。要保持世界领先地位，我们必须依靠不断的创新。

于东俊向《中国科学报》介绍，近几年来，平方千米射电望远镜(SKA)还有下一代的大阵型(ngVLA)当国际科学计划相继启动时，计划在2029年和2035年完成第一阶段的建设任务。“这两个射电望远镜阵型的建成和应用，必将挑战FAST的性能优势。”他说。

FAST混合规格阵型构想应时而生，以保持射电波段视线的前沿。到2024年，FAST峻工启动8周年之际，FAST试验阵建设正式启动。

根据计划，到2030年，由数十个40米规格天线组成的大型干预阵型将在FAST周边30公里范围内建成，从而大大提高FAST的综合性能，保持FAST的国际领先地位。

于东俊表示，测试阵中的两台测试样机已经建成，相关核心技术已经通过与FAST的联合测试进行了初步验证。目前，他们正在研究FAST项目第二阶段规划、相位阵接收器等关键技术。

团队成员充满期待，未来已经到来，FAST核心阵将进一步提高灵敏度，尤其是提高高分辨率定位和绘图能力，预计FAST将长期保持在世界同类设备中的领先水平。