中國(guó)青年網(wǎng)西安9月28日電(記者 代紅玉 見(jiàn)習(xí)記者 張瑤)“如果把天眼比作觀察宇宙的中國(guó)天眼眼睛，饋源艙就是青春穹那枚精準(zhǔn)捕捉光線(xiàn)的眼球?！痹谖靼搽娮涌萍即髮W(xué)博物館，華章500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)的向西星辰西電微縮沙盤(pán)與背景的璀璨星空相互映射，引發(fā)人們的而歌無(wú)盡遐想。

　　FAST工程由中國(guó)工程院院士、廢棄西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院段寶巖教授領(lǐng)銜參與建設(shè)，木工歷時(shí)30余年探索，廠里團(tuán)隊(duì)不僅提出了光機(jī)電一體化創(chuàng)新性設(shè)計(jì)方案，走出之志助叩更突破了饋源與反射面的團(tuán)隊(duì)剛性支撐模式，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性創(chuàng)新。問(wèn)蒼令人意外的中國(guó)天眼是，這只以毫米級(jí)的青春穹定位精度捕捉百億光年外脈沖星信號(hào)的超級(jí)工程，其關(guān)鍵技術(shù)的華章驗(yàn)證竟起步于一個(gè)廢棄木工廠。

西安電子科技大學(xué)博物館中的FAST微縮沙盤(pán)。西安電子科技大學(xué)供圖

　　“那里遍地泥濘，主控室就是個(gè)廢舊廠房”

　　在1993年國(guó)際無(wú)線(xiàn)電科學(xué)聯(lián)盟大會(huì)上，中國(guó)天文學(xué)家們提出，要建造一個(gè)大型的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，即平方公里陣列望遠(yuǎn)鏡(SKA)的構(gòu)想時(shí)，段寶巖院士便開(kāi)始了創(chuàng)新路徑的探尋。1995年，他在貴陽(yáng)會(huì)議上提出了關(guān)于中國(guó)500米口徑大射電望遠(yuǎn)鏡光機(jī)電一體化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，首次為“天眼”繪制了技術(shù)藍(lán)圖。但這一構(gòu)想在當(dāng)時(shí)近乎“天方夜譚”，因?yàn)槿澜邕€沒(méi)有多根大跨度柔索并行控制的工程先例，專(zhuān)家多持觀望態(tài)度。

　　“如果采用世界上已有的大口徑射電望遠(yuǎn)鏡的方案，饋源系統(tǒng)將會(huì)達(dá)到上萬(wàn)噸，工程造價(jià)極高，穩(wěn)定性也很差。”FAST工程參與者、西安電子科技大學(xué)段學(xué)超教授坦言，團(tuán)隊(duì)直面的是“如何將饋源系統(tǒng)的質(zhì)量降下來(lái)”這一世界級(jí)難題。傳統(tǒng)方案之所以“重如泰山”，源于其類(lèi)似起重機(jī)吊臂這種“剛性支撐”的底層邏輯，而西電團(tuán)隊(duì)的六索柔索控制的方案，走的是風(fēng)箏線(xiàn)牽引般“以柔克剛”的路徑。段學(xué)超用陜西皮影來(lái)形象解釋?zhuān)拖衿び皯蚴怯脦赘K子牽引每個(gè)部位，讓人物做各式各樣栩栩如生的動(dòng)作，F(xiàn)AST饋源支撐系統(tǒng)則是用電腦操控六根繩索，進(jìn)行末端定位。要讓理論方案落地為實(shí)際應(yīng)用，前期的驗(yàn)證環(huán)節(jié)便是打通構(gòu)想與現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵樞紐。

團(tuán)隊(duì)在沙井村原廢棄木工廠搭建的50米模型。西安電子科技大學(xué)供圖

　　2002年，段學(xué)超加入團(tuán)隊(duì)時(shí)，項(xiàng)目正處于50米模型驗(yàn)證的關(guān)鍵期。在此前室內(nèi)5米模型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選址西安沙井村，在室外進(jìn)行擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)。“實(shí)驗(yàn)場(chǎng)曾是生產(chǎn)課桌的木工廠，遍地泥濘，六根用鋼筋混凝土建的懸索塔旁還有遺留堆積的廢木料?！倍螌W(xué)超回憶，團(tuán)隊(duì)師生選用滑輪、電線(xiàn)、四伏電機(jī)等最原始的材料，親手穿線(xiàn)布管，并用早期的DOS操作系統(tǒng)敲代碼，編寫(xiě)控制程序。

　　“那時(shí)的主控室是一個(gè)廢舊廠房，寒冬里計(jì)算機(jī)常因低溫?zé)o法啟動(dòng)，夏日高溫又讓電路板頻頻死機(jī)，環(huán)境非常艱苦，但大家都鉚足勁兒去攻克難關(guān)。”最讓段學(xué)超印象最深刻的是，為攻克鋼絲繩多圈卷繞后形成的弧度影響索長(zhǎng)計(jì)算精度的棘手難題，團(tuán)隊(duì)師生拿著木棍，在鋼索上反復(fù)碾壓矯正，一點(diǎn)點(diǎn)將彎曲的鋼絲繩捋直，“是真正的手工級(jí)操作”。

團(tuán)隊(duì)在FAST進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。西安電子科技大學(xué)供圖

　　“科學(xué)有很多的未知性，在反復(fù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，大家都是捏把汗的。”段學(xué)超坦言，為還原出仿真過(guò)程中計(jì)算的精度和穩(wěn)定性，團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化節(jié)點(diǎn)布局，最終，將饋源艙的重量由萬(wàn)噸降低到不可思議的30噸，實(shí)現(xiàn)了饋源的毫米級(jí)動(dòng)態(tài)定位精度，解決了FAST項(xiàng)目最大的難點(diǎn)。

　　多年后，輕型索拖動(dòng)系統(tǒng)被總結(jié)成FAST三大自主創(chuàng)新中最為關(guān)鍵的一個(gè)，在世界同行眼里被譽(yù)為“變革式創(chuàng)新”，而廢棄木工廠寒夜燈光下師生們跪在地上一遍遍調(diào)試的身影，成為了項(xiàng)目參與者共有的難忘記憶。

　　　“服務(wù)于國(guó)家重大需求，這讓我們感到很自豪”

　　自2016年9月落成啟用，截至2024年11月，F(xiàn)AST已發(fā)現(xiàn)脈沖星1040余顆，超過(guò)同一時(shí)期國(guó)際其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量的總和，開(kāi)展了中性氫巡天任務(wù)，構(gòu)建并釋放了世界最大的中性氫星系樣本，同時(shí)，在快速射電暴起源及納赫茲引力波探測(cè)等領(lǐng)域取得了一系列具有國(guó)際影響力的重要成果。

　　“背后離不開(kāi)一代代西電人持續(xù)的接力攻堅(jiān)。”從初出茅廬的研究生，成長(zhǎng)為電子裝備領(lǐng)域的專(zhuān)家，段學(xué)超坦言FAST工程是他蛻變路上的關(guān)鍵一站。項(xiàng)目攻堅(jiān)中，段寶巖院士率先垂范，仇原鷹、陳光達(dá)、杜敬利、趙克、保宏等教授陸續(xù)加入，段學(xué)超從一批批科研工作者身上讀懂了“堅(jiān)持”二字的千鈞分量：段寶巖院士要求在建工程模型之前必須有精確的數(shù)理模型，這份執(zhí)著讓“重視數(shù)理基礎(chǔ)”成為刻進(jìn)團(tuán)隊(duì)血脈的準(zhǔn)則;陳光達(dá)教授作為硬件總工，在寒冬里手凍得通紅，仍堅(jiān)持用電吹風(fēng)一遍遍烘烤，喚醒因低溫“罷工”的計(jì)算機(jī);保宏教授在無(wú)數(shù)個(gè)深夜里與代碼為伴，反復(fù)調(diào)試優(yōu)化，成功改寫(xiě)進(jìn)口測(cè)量系統(tǒng)的源代碼，讓“水土不服”的進(jìn)口設(shè)備變得易用又可靠……

　　前浪拓路，后浪奔涌。當(dāng)“中國(guó)天眼”持續(xù)拓展人類(lèi)觀測(cè)邊界時(shí)，團(tuán)隊(duì)并未止步于“發(fā)現(xiàn)”，而是帶著沉淀的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)“創(chuàng)造”。段學(xué)超介紹，團(tuán)隊(duì)目前主攻的“逐日工程”——空間太陽(yáng)能電站計(jì)劃，將FAST的機(jī)電耦合等設(shè)計(jì)思想應(yīng)用于太空聚光器控制?！熬拖馞AST用六根懸索控制饋源艙，‘逐日工程’是用三根懸索讓聚光器始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為微波電能傳回地球，從而‘向太陽(yáng)要熱量’”段學(xué)超進(jìn)一步闡釋。

“逐日工程”空間太陽(yáng)能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)。西安電子科技大學(xué)供圖

　　這種從仰望星空到改造世界的跨越，讓FAST的索驅(qū)動(dòng)技術(shù)在民生領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大實(shí)用價(jià)值?！爸鹑展こ獭笔占奶?yáng)的能量，不僅能給飛艇、無(wú)人機(jī)充電，解決特殊區(qū)域的能源難題，還能在地面構(gòu)建智慧能源網(wǎng)，優(yōu)化能源分配。此外，通過(guò)空間照射還有望改變臺(tái)風(fēng)走向以減少災(zāi)害，同時(shí)為地面緩解能源短缺，多方位助力民生改善。

　　“每一代人有每一代人的長(zhǎng)征路，每一代人也有每一代人的‘婁山關(guān)’和‘臘子口’?！倍螌W(xué)超說(shuō)，過(guò)去，西電的前輩們是解決革命當(dāng)中的通訊問(wèn)題，現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)是解決重大基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)中的工程技術(shù)難關(guān)?！盁o(wú)論是FAST還是‘逐日工程’都是服務(wù)于國(guó)家重大需求，這是讓我們感到很自豪的事情?！?/p>

　　記者：代紅玉 張瑤(見(jiàn)習(xí))

　　策劃：楊月 代紅玉

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