孫京海（右）跟同事在工作中。本報記者 蘇 濱攝

在將近15年的堅守中，孫京海和同事們攻克了眾多難題，把興趣做成事業(yè)，用青春和熱血為國家鑄造探天利器。

建設(shè)“天眼”的過程也讓孫京海收獲了成長。作為FAST運行和發(fā)展中心測量與控制部主任，他將繼續(xù)守護初露鋒芒的“天眼”，解鎖更多成果和驚喜。

臨近中午12時，500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）觀測基地。

“孫主任還得在總控室忙一會，怎么辦？”“沒事兒，讓他慢慢來！”

約20分鐘后，孫京海匆忙趕了過來，胸前的“FAST”圖案格外醒目。

他與這個圖案緣分太深了，從最初的概念到方案，再到后來的施工與調(diào)試，孫京海始終在圍著FAST轉(zhuǎn)。將近15年的堅守，他從一名學(xué)生，成長為FAST運行和發(fā)展中心測量與控制部主任，“要繼續(xù)為它添磚加瓦，不但要建好、調(diào)試好，還得使用好！”孫京海說。

把設(shè)想從不可行變成可行

今年4月，F(xiàn)AST發(fā)現(xiàn)距今85億年的快速射電暴，表明已具備開拓新學(xué)科方向的能力。而FAST展示探天能力的背后，凝結(jié)著大批科學(xué)家的心血。

2005年，從小就是天文迷的孫京海有幸成為FAST團隊的一員。那時，他對于FAST的認知還相對模糊，“只知道要建世界上最大的望遠鏡，比已有的還要大很多。”到底有多大，他說不上來。

FAST面臨的挑戰(zhàn)前所未有，但“科學(xué)家的任務(wù)，就是把設(shè)想從不可行變成可行，最有趣的莫過于此。”

按照最初的研究設(shè)想，望遠鏡要通過饋源艙來接收電磁波。但饋源艙的位置并非固定，必須移動才能實現(xiàn)接收效果最大化，這要通過巨型支撐塔和鋼繩來實現(xiàn)。“饋源艙相當(dāng)于‘眼珠’，有38噸重，移動范圍超過200米，到底要用多少根鋼繩、鐵塔如何設(shè)計，方案一大堆，但一直沒有定論。”孫京海介紹。

“要想驗證所有方案，都得逐一建立模型，反復(fù)論證，大約一年才完成。”2007年，團隊終于找到了饋源支撐的理想方案，這也讓孫京海的博士論文有了突破。2011年1月，在博士論文順利完成的同時，孫京海也從學(xué)生正式成為科研人員。

“FAST是龐大且復(fù)雜的項目，沒有經(jīng)驗可循，但只要持續(xù)向前推進，哪怕是一小步，也讓人振奮。”孫京海說。此后近10年，孫京海和同事們接連攻克了眾多難題，“這里有自己的青春和熱血，能為國家鑄造探天利器，值！”

國之重器不能將就

“FAST”一詞意味著“快速”，讓國家盡快擁有探天利器，是整個研究團隊的使命，但征途漫漫。“僅從萌生想法到形成方案就花了整整6年，更別提后面的工程建設(shè)。”在找到FAST的安身之地后，孫京海又接到一系列新任務(wù)，首先要盡快確定6座巨型支撐塔的具體位置。

繞著貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼洼地，借助電腦和衛(wèi)星遙感，孫京海鎖定了潛在的地點，但這還不夠，“南仁東老師講過，要把FAST建得美、動得準、調(diào)得靈，國之重器不能將就。”

“支撐塔等間距分布在反射面外圍，不僅美觀，而且更容易受力均勻，能有效控制饋源艙。”討論再三，在確定支撐塔均勻分布后，孫京海篩選出了幾種方案，經(jīng)過實地勘探，根據(jù)各處開方量的大小，最終確定了塔的位置。

為了監(jiān)測整體施工情況，工人們小心翼翼地爬上200多米高的山包，安裝攝像頭，結(jié)果沒過幾天，一個雷打下來，不僅攝像頭用不成，工地的筆記本電腦、施工機械等都損壞了不少。大窩凼屬于喀斯特山區(qū)，雷雨季節(jié)超過半年，每年有4000多次雷擊，雷電防護必須解決。經(jīng)過幾個月的摸索，孫京海跟同事們一起制定了具體的保護等級，“技術(shù)難度不大，就是實施起來略微繁瑣，但結(jié)果還不錯，現(xiàn)在靠近‘大鍋’，很難發(fā)現(xiàn)防護裝置，整體美觀不受影響。”

FAST建成的那一刻，孫京海無法抑制內(nèi)心的激動，“看到這口‘大鍋’，就跟見到自己孩子一樣親切。”

期待更好的科研產(chǎn)出

望遠鏡建成后，還需要過調(diào)試這關(guān)。“望遠鏡由大量硬件組合而成，沒有調(diào)試便無法有效運轉(zhuǎn)。”孫京海說。很快，研究團隊成立調(diào)試組，準備進行調(diào)試驗收。

“在建造時，按照不同的專業(yè)分為很多小工程，僅施工方就有上百個，組裝之后能否達到理想性能，誰都把不準。”在調(diào)試饋源支撐控制系統(tǒng)時，孫京海最不想看到的情況出現(xiàn)了，“望遠鏡不協(xié)調(diào)，動不了，無法對準觀測目標。”孫京海決定重新開發(fā)一套新系統(tǒng)。

短短一年多時間，孫京海做到了，“系統(tǒng)只是基礎(chǔ)性的，還要優(yōu)化對饋源艙的控制與測量，只有‘擦’得更亮，F(xiàn)AST才能測得更遠更準。”

孫京海介紹，F(xiàn)AST的反射面由4450塊不規(guī)則的三角形組成，天體發(fā)出的電磁波，需經(jīng)發(fā)射面反射，匯聚成一個焦點，不同時間位置也不固定。這需要精準計算出焦點的位置，再控制饋源艙，讓其無限接近焦點，實現(xiàn)最大化接收。經(jīng)過努力，饋源艙的移動精度最高達到6毫米，優(yōu)于10毫米的設(shè)計標準。

目前，F(xiàn)AST已實現(xiàn)從最初的能觀測，到高性能觀測的轉(zhuǎn)變。去年有段時間，更是實現(xiàn)全天24小時的有效觀測。“FAST的作用逐步凸顯，這才是大家所期待的”，不過，孫京海仍在繼續(xù)攻關(guān)，“我們還在想辦法提升設(shè)備的可靠性，降低非觀測時間，提高觀測效率。”

截至目前，包括發(fā)現(xiàn)132顆認證的脈沖星在內(nèi)，F(xiàn)AST取得了一系列重大成果，現(xiàn)在正開展低頻引力波探測、系外行星和地外文明搜索等探索。“希望能有更好的科研產(chǎn)出，讓科研成果的價值超越工程本身。”對孫京海和同事們來說，初露鋒芒的“天眼”還有更多值得期待的驚喜。

原刊于《 人民日報 》（ 2020年09月22日 第 15 版）