勇擔民族復興大任的“天眼”巨匠——吉林科學家典範之南仁東

“心有大我 至誠報國”——吉林科學家典範之南仁東

勇擔民族復興大任的“天眼”巨匠

勇擔民族復興大任的“天眼”巨匠——吉林科學家典範之南仁東

南仁東我國著名天文學家,是國家重大科技基礎設施建設項目——“中國天眼”500米口徑球面射電望遠鏡工程(簡稱FAST)的發起者和奠基人。他主導提出利用我國貴州省喀斯特窪地作為望遠鏡臺址,從論證立項到選址建設歷時22年,主持攻克了一系列技術難題,為FAST重大科學工程的順利落成發揮了關鍵作用,作出了重要貢獻。他不計個人名利得失,長期默默無聞地奉獻在科研工作第一線,與全體工程團隊一起通過不懈努力,邁過重重難關,實現了中國擁有世界一流水平望遠鏡的夢想。

攻堅克難的工作熱情

南仁東1945年出生在吉林省遼源市。鄰居們記得,這個孩子從小就喜歡到山上看星星,弟弟南仁剛說,在中學時期他就提前自修了全部物理課程,包括一部分天文物理。

1959年,南仁東以吉林省理科狀元的身份考入清華大學無線電系。1968年11月,從清華大學無線電系畢業的南仁東,一路風塵來到通化市無線電廠報到,可以說吉林省是南仁東走上工作崗位的第一站。工作的第二年,通化市無線電廠開始研發便攜式小型收音機,有繪畫功底的南仁東被選入小型收音機外形設計四人小組。

雖然是剛出校門的學生,但南仁東知識豐富,思維縝密,在反覆測算和綜合各種影響因素後,在同事共同努力下使模具一次通過注塑測試。

1970年,通化市無線電廠開始研發10千瓦電視發射機,南仁東得到消息後表示要加入其中,由於表現突出,被任命為電視發射機研製小組長。經過半年多的攻堅苦戰,產品順利通過省級驗收,由南仁東主導設計的發射機外形被省工業廳評為第一名。

在廠工作期間,南仁東還帶領這個國企工廠的技術員與吉林大學合作,生產出我國第一代電子計算器。

服務人民的愛國情懷

在1993年日本東京召開的國際無線電科學聯盟大會上科學家們提出,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”,時任中國科學院北京天文臺副臺長的南仁東為首的中國天文學家提出了一個大膽的方案——在中國境內建造直徑500米、世界最大的單口徑射電望遠鏡,而當時中國最大的射電望遠鏡口徑只有不到30米。

從1994年始,當時年近50歲的南仁東開始主持國際大射電望遠鏡計劃的中國推進工作。他大膽提出,利用我國貴州省的喀斯特窪地作為望遠鏡臺址,建設巨型球面望遠鏡作為國際一平方公里陣(SKA)的單元,並立即啟動貴州選址工作。

經過多年的論證,2007年7月FAST作為“十一五”重大科學裝置正式被國家批准立項。2008年,國家發改委批覆了FAST的可行性研究報告;2009年,中科院和貴州省人民政府聯合批覆了FAST項目初步設計及概算;2011年開工令下達,在5年半的工程建設過程中,先後150多家國內一流企業相繼投入FAST建設。

從1994年持續到2006年,工程選址工作整整持續了12年時間。從選址到2016年,FAST正式建成用了整整22年時間。22年,支撐他的是胸懷祖國、服務人民的愛國情懷,是他作為一名科學家的責任感和使命感。

堅毅執著的科學精神

作為FAST首席科學家和總工程師,南仁東心中最大的夢想,就是把大窩凼變成一個現代機械美感與自然環境完美契合的工程奇蹟。FAST口徑高達500米,其面積相當於30個足球場、8個鳥巢。南仁東的想法是,要找一個天然的窪地,不用動用太多土方,且必須是一個遠離大城市、射電干擾小的地方。他把目標鎖定在了貴州天然的喀斯特地形,提出了利用喀斯特窪地建設射電望遠鏡的設想。他選擇的臺址俗稱“窩凼”——幾百米的山窪被四面的山體環繞,正好擋住外面的電磁波。

當時購買的十餘根鋼索結構進行疲勞實驗沒有一例能滿足FAST的使用要求。由此,開始了一場艱苦卓絕的技術攻關。當時,臺址開挖工程已經開始,設備基礎工程迫在眉睫,可由於索疲勞問題,反射面的結構形式卻遲遲定不下來,南仁東頂著巨大的壓力,寢食難安,天天與技術人員溝通,想方設法在工藝、材料等方面尋找解決途徑。

“南老師20多年只做了這一件事。”南仁東的同事和學生們評價。而最終建成的FAST,是世界最大單口徑、最靈敏的500米口徑球面射電望遠鏡,將為探索宇宙奧秘提供獨特手段,為基礎研究、戰略高技術發展和國際科技合作提供世界領先的創新平臺。

忘我奉獻的高尚情操

從FAST項目開始至今,南仁東一直任首席科學家,通過國內外同行間的合作,與時俱進地提出並完善科學目標。主持編寫了FAST立項建議書,確定了中性氫、脈衝星、分子譜線、VLBI和地外智慧文明搜尋等5大科學內容。FAST具有高靈敏度和大天區覆蓋,有利於發現更多罕見品種的脈衝星。中性氫與脈衝星巡視被國際天文界評審為FAST兩個最高優先級科學目標。

在長達14年的預研究和建設過程中,南仁東主持FAST科學目標,指導各項關鍵技術的研究及模型試驗,實現了三項自主創新:利用貴州天然的喀斯特窪坑作為臺址;窪坑內鋪設數千塊單元組成500米口徑球冠狀主動反射面;採用輕型索拖動機構和並聯機器人,實現望遠鏡接收機的高精度定位。突破了一系列技術難題,發明了500MPa耐疲勞拉索,突破了高效握拔力錨固技術、大跨度索網安裝和精度控制等難題;提出通過“水環”和運動配重擴大焦艙的運動空間同時增加系統阻尼的設計。

精益求精的人格魅力

南仁東對工程的設計有著精益求精的追求。2014 年底,索驅動系統成功穿了第一根索,但索上懸掛的窗簾機構的重量與之前的設計存在著一定的超重現象,會對饋源艙位置和姿態的控制精度有一定的影響。窗簾機構常年在高空中運行,上下高差達270 米,可靠性非常差。南仁東強烈要求暫停安裝,對窗簾機構的結構進一步優化,降低窗簾機構的重量,提高饋源艙位姿的控制精度。大年初六,春節假期未過,他就組織雙方技術人員一起,一干就是三天,最終解除了所有的隱患。

在貴州工程最緊張的時候,他還抽出時間為高校義務做科普講座。就這樣的一位性格質樸的老人,同事們視他為朋友,學生們視他為偶像。

而20多年的貴州建設歷程,讓南仁東把貴州當成了自己的第二故鄉,這裡有他的夢,有20多年為之奮鬥的情。令他倍感欣慰的是,2016年9月25日,“中國天眼”終於在貴州告成,成為了舉世矚目的工程奇蹟。


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