“中國天眼”升級的啟示

近日，“中國天眼”FAST的核心陣試驗(yàn)樣機(jī)建設(shè)正式啟動，計劃利用FAST周圍5公里內(nèi)優(yōu)異的電磁波環(huán)境，建設(shè)24臺40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡與FAST組成核心陣。核心陣將有效提升FAST分辨率、精確定位和精細(xì)成圖能力，大大拓展現(xiàn)有科學(xué)研究領(lǐng)域。在建成8周年之際，F(xiàn)AST開啟升級之路，帶給我們什么啟示？

啟示一：敢為人先，樹立卓越目標(biāo)。

上世紀(jì)90年代，我國天文學(xué)家提出建設(shè)“中國天眼”構(gòu)想，那時中國最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑不到30米，而“中國天眼”的目標(biāo)是超越當(dāng)時世界第一的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。阿雷西博望遠(yuǎn)鏡1963年由美國人在波多黎各建成投用，直徑達(dá)305米、后擴(kuò)建為350米。

要在中國的土地上，建造世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡——在這個目標(biāo)的激勵下，F(xiàn)AST于1994年開始大規(guī)模選址，2007年7月批復(fù)立項(xiàng)，2011年3月動工開建，2016年9月落成啟用，2020年1月通過國家驗(yàn)收并正式開放運(yùn)行。它具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，直徑達(dá)500米，是世界最大、靈敏度最高的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。

卓越的目標(biāo)一旦實(shí)現(xiàn)，就會帶來卓越的成果。“中國天眼”世界最大、最靈敏的特性，激發(fā)了很多特殊技術(shù)需求，讓中國科學(xué)家和工程師們在不斷挑戰(zhàn)認(rèn)知和技術(shù)極限、不斷“發(fā)現(xiàn)問題、解決問題”中精進(jìn)升級。僅在建設(shè)階段，F(xiàn)AST就獲得了鋼結(jié)構(gòu)、自動化產(chǎn)業(yè)、機(jī)械工業(yè)、電磁兼容研發(fā)等10余個領(lǐng)域的國家大獎。

性能卓越的大科學(xué)裝置，能幫助科學(xué)家持續(xù)產(chǎn)出重量級發(fā)現(xiàn)。自運(yùn)行以來，F(xiàn)AST在脈沖星、快速射電暴、納赫茲引力波等領(lǐng)域取得了多項(xiàng)重要原創(chuàng)性成果。

啟示二：不斷進(jìn)取，瞄準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)需求。

要維持世界領(lǐng)先的地位，就不能停止創(chuàng)新。前車之鑒是曾被“中國天眼”對標(biāo)的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡，已于2020年坍塌，觀測壽命57年。

靈敏度和分辨率是射電望遠(yuǎn)鏡的核心競爭指標(biāo)。從全球視野看射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)，國際大科學(xué)工程平方公里陣列計劃于2029年完成第一階段建設(shè)任務(wù)（SKA1），美國的下一代甚大陣（ngVLA）計劃2035年完工。而“中國天眼”靈敏度高但分辨率不足，在前述射電望遠(yuǎn)鏡陣列建成投用后，可能會放大分辨率不足的先天缺陷，并逐漸喪失在靈敏度上的優(yōu)勢，將面臨巨大挑戰(zhàn)。稍有松懈，我們就可能“失守”射電波段視野的最前沿。FAST的核心陣，正是為此而建。建成后，將大幅提高“中國天眼”的“視力”，讓其不僅能看得遠(yuǎn)，還能看得清。

當(dāng)然，大科學(xué)裝置建設(shè)指標(biāo)也不能一味求高，還要滿足現(xiàn)實(shí)科研需求。FAST在高水平管理運(yùn)行方面作出了很好的表率，年度觀測時間穩(wěn)定在5300小時左右，已遠(yuǎn)超國際同行預(yù)期的工作效率，為其科學(xué)產(chǎn)出起到重要支撐作用。此次升級，F(xiàn)AST核心陣選取的也是一種低成本、可快速實(shí)施的射電望遠(yuǎn)鏡陣列方案。

近年來，各地紛紛上馬大科學(xué)裝置，在充分肯定成績的同時，也要正視不足。有些大裝置的投入規(guī)模不足、國際領(lǐng)先性不夠，有些地方盲目搶建大裝置、造成低水平重復(fù)建設(shè)，還有部分大科學(xué)裝置建成之后運(yùn)行難，甚至有始無終、束之高閣，造成極大浪費(fèi)。“中國天眼”的升級讓我們看到，建設(shè)大科學(xué)裝置要做好頂層謀劃、樹立卓越目標(biāo)、瞄準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)需求，只有建設(shè)好更高質(zhì)量的“大國重器”，才能不斷加強(qiáng)“從0到1”的基礎(chǔ)研究，搶占國際科技競爭的制高點(diǎn)。

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