新華社北京9月25日電 被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡，是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、最靈敏的射電望遠鏡。它的落成啟用，對我國在科學前沿實現(xiàn)重大原創(chuàng)突破、加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展具有重要意義。

上世紀90年代，科學家們期望，在電波環(huán)境徹底被破壞之前，真正看一眼初始的宇宙，弄清宇宙結(jié)構(gòu)的形成演化，推動相關(guān)科學研究的突破，只有大射電望遠鏡才能幫助人類實現(xiàn)這一夢想。

在這一背景下，中國天文學家1994年提出利用貴州的喀斯特洼地建造大射電望遠鏡，形成了中國“天眼”的最初設(shè)想。

從預(yù)研究到建成歷時22年，我國老中青三代科技工作者克服了關(guān)鍵技術(shù)無先例可循、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、核心技術(shù)遭遇封鎖等困難，在射電望遠鏡口徑、靈敏度、分辨率、巡星速度等關(guān)鍵指標上全面超越國際先進水平。

“20多年前的國家實力和工業(yè)技術(shù)很難支撐這么大的望遠鏡項目。今天我們不僅做到世界第一大口徑，獨創(chuàng)主動反射面技術(shù)，還推動了天線制造、微波電子、并聯(lián)機器人、大跨度結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?！睆念A(yù)研究就開始參與這一工程的500米口徑球面射電望遠鏡工程副經(jīng)理彭勃說。

2010年8月，在“天眼”工程開工前夕，團隊接到哈爾濱工業(yè)大學傳來消息，前期做的所有索網(wǎng)實驗全都失敗了?！皣鴥?nèi)頂級的應(yīng)用于斜拉橋上的鋼索，標準強度是200兆帕、抗200萬次彎曲，用在‘天眼’實驗上都斷了。”饋源支撐系統(tǒng)總工程師孫才紅說，按設(shè)計要求，‘天眼’需要強度為500兆帕、抗200萬次彎曲的鋼索，這意味著把材料工藝提高到國標的2.5倍。

當時負責索網(wǎng)疲勞問題的是剛到天文臺工作不久的博士生姜鵬，他立下“軍令狀”，經(jīng)過一年半的艱苦技術(shù)攻關(guān)，完成了索網(wǎng)變位策略優(yōu)化及疲勞性能評估工作，降低了索網(wǎng)的變位應(yīng)力幅，與柳州歐維姆機械股份有限公司合作研制，最終生產(chǎn)出滿足要求的鋼索。

美國阿雷西博望遠鏡的饋源平臺重達1000噸，幾乎等于用固定軌道把平臺架設(shè)在半空，這樣的設(shè)計有利于饋源的定位，卻縮小了觀測角度。

國家天文臺副臺長鄭曉年說，中國“天眼”采取了輕型索支撐饋源平臺方案，把饋源艙減重到30噸，覆蓋天頂角是美國望遠鏡的兩倍，并通過并聯(lián)機器人二級調(diào)整，最終在降低建造成本的同時，實現(xiàn)毫米級高精度定位。

但可變形的反射面和可牽引運動的饋源艙又帶來新問題，“天眼”信號傳輸用的光纜要能在5年內(nèi)抗6.6萬次拉伸、信號衰減小于0.1ｄＢ，而國家標準僅為1000次、0.2ｄＢ，國外相關(guān)技術(shù)被封鎖。

饋源支撐系統(tǒng)副總工程師潘高峰說，參與研制光纜的是烽火通信科技股份有限公司和北京郵電大學林中教授團隊。當時烽火通信的生產(chǎn)線全部飽和，一條生產(chǎn)線每天產(chǎn)能40千米，每次為生產(chǎn)200米的試驗光纜，來回調(diào)整配方工藝要耽誤兩天。光纜試驗一次周期長達數(shù)月，林中教授不僅為設(shè)計提供大量技術(shù)研究，為確保試驗周期不中斷，除夕夜還堅持去實驗室記錄試驗數(shù)據(jù)。

“經(jīng)過多次試驗，花費4年時間，最終用在‘天眼’上的動光纜可經(jīng)受反復彎曲、卷繞和扭轉(zhuǎn)等機械性能和惡劣自然環(huán)境考驗，滿足了設(shè)計需求，但項目預(yù)算的研制經(jīng)費只有300萬元?！?00米口徑球面射電望遠鏡工程總工藝師王啟明說，還有很多參建企業(yè)和科研單位，都首先從社會責任出發(fā)支持大科學工程，把經(jīng)濟效益放在其次。

“天眼”工程是一套復雜的系統(tǒng)工程，除了反射面、饋源艙和接收機等核心系統(tǒng)，還包括龐雜的綜合布線工程和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)?！案哽`敏度”、“更多來自宇宙的訊息”也意味著海量數(shù)據(jù)存儲和復雜的計算要求。

中國“天眼”作為射電天文學界的重要突破，其對數(shù)據(jù)存儲與計算的需要同樣也是“天文級”的。短期內(nèi)“天眼”的計算性能需求至少需達到每秒200萬億次以上，存儲容量需求達到10ＰＢ以上。而隨著時間推移和科學任務(wù)的深入，其對計算性能和存儲容量的需求將爆炸式增長。

由曙光公司打造的超算中心的接入，就像是給“天眼”連接上了計算“大腦”，將其探測到的未知信息處理成人類可解讀的內(nèi)容。

據(jù)曙光公司總裁歷軍透露，超算系統(tǒng)全部建成后，將以更高效能的數(shù)據(jù)存儲、分發(fā)、計算和分析全力支撐“天眼”高靈敏度、高性能的天文觀測。

中科院國家天文臺臺長嚴俊說，中國“天眼”的研制和建設(shè)，體現(xiàn)了我國自主創(chuàng)新能力，由最初不到5人的研究小組發(fā)展到上百人的團隊，工程建設(shè)凝聚了國內(nèi)100多家單位的力量，實現(xiàn)了我國大科學工程由跟蹤模仿到集成創(chuàng)新的跨越，將為我國射電天文多個研究領(lǐng)域和自然科學相關(guān)領(lǐng)域提供重大發(fā)現(xiàn)的機會。（記者 齊健 王麗 駱飛 白國龍）