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“宇宙天眼”里的“人间世”

2016-09-05 09:48 来源: 解放日报

 

  FAST俯瞰全景。  由FAST项目团队供图

 

来了一群国家天文台的科学家,说要在这里造世界第一的望远镜。我也是过了几年才明白,他们不是来“挖宝”而是“送宝”的。 ——克度镇青年张昭贤

若是没有这个“世界第一”,张昭贤就找不到留在克度镇的理由了。

贵州省黔南州平塘县克度镇,2011年来了一群国家天文台的科学家和工程师。他们选中绿水村大窝凼,历时近5年,在洼地里铸了一口横亘山谷的“银色大锅”。

这口锅,正是500米单口球面径射电望远镜 FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope),世界上最大的单口径射电天文望远镜。它将在未来10年到20年保持在世界上射电天文望远镜中的领先水平,中国也将在此建成世界级射电天文研究中心。

9月25日,这个中国人搁在寂静山区的“宇宙天眼”就将落成启用。“将中性氢的观测延伸到宇宙边缘、用一年的时间发现数千颗脉冲星、搜寻暗物质暗能量的起源和地外文明……”当中国科学家们津津乐道着FAST的科学目标时,当地人也在切身体验着深刻的改变,尽管他们中多数人尚无法顺畅说出望远镜的全称。

大窝凼底部原来住着12户世代农耕的人家,如今都搬到了克度镇上的“移民街”。老百姓终于相信:“大射电”的好运,真的砸在了这个镇。它既观天眼,又通人间事。

如果“天锅”煮满粥,世界上每个人都能舀一碗

“所有的‘包工头’,都是科学家。这是我见过的最雄伟的工地!他们造出来的东西叫‘天文’。”张昭贤指着离他小卖部300米远的国家天文台FAST工程指挥部。

举家上山一年半,在FAST现场建筑施工单位做行车司机,就是为了建这口“大射电”。在30多岁的张昭贤眼里,他属于和FAST最亲的一批本地人。

而他并不知晓,上世纪60年代,天文学取得4项非常重要的发现:脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子,均与射电望远镜有关。世界上10个诺贝尔天文学奖中,有6个都基于射电天文望远镜的观测成果。

FAST到底是怎样一个激动人心的“宇宙天眼”?

“大口径、实时动态跟踪天文观测、高精度”,当FAST项目的测量与控制系统总工程师朱丽春向别人谈论起FAST时,这些是绕不开的话题。

500米口径的“世界之最”,究竟有多大?打个比方,它所接收的宇宙空间信号面积相当于30个标准足球场那么大。中国科学院有位研究员做过测算:如果这口“天锅”里煮满粥,世界上每个人都能从锅里舀一碗喝。

而大口径的背后,对应的天文观测现实是:宇宙中的射电信号实在是太微弱了。

自从有射电观测以来,所有射电望远镜能观测到的能量总和,大约仅够翻得动一页书。

另外,FAST的反射面板将实时动态跟踪观测:当FAST观测天体时,会随着天体的方位变化。

对于精度的考究,依旧苛刻到了极致,处处都是毫米级的精度要求:天线的精度是3毫米;每个小面板的制造精度是1.5毫米;用来编织索网的7000根手臂一样粗的钢缆,加工精度在1毫米以内。

“辉煌是辉煌,不过到了我这儿都是绝缘的。现在就是要把最后的调试做好。”每天清晨7时30分,50多岁的朱丽春从指挥部活动板房的一个上下铺利索起身,在会议室纸板箱里捞起安全帽就往工地赶。她是FAST项目的测量与控制系统总工程师,早在1995年就加入,“陪着它跑了21年,像是一个长大了就要出远门的孩子,我总在想它是不是还有什么东西没带全”。

这是一排两层的活动板房,一楼是办公室,二楼是员工宿舍。板房前方的空地,就地取材,被改造成了简单的篮球场兼停车场。工程将近尾声,这处简陋居所,被忙碌逼得愈发没了“规矩”:5个工程系统的办公室“围墙”已打通,遇到工程上的问题,相关人员在一个办公室的椅上还没坐热,就乌泱泱跑去了下一个。

早上10时不到,朱丽春从工地赶回指挥部。第一件事情,是给三方施工单位代表开会——作业过程中出现状况,说不清是谁的接口出了问题,必须重新排工序。“在我眼里,凡是接口都是伤口,凡是伤口就会流血、留疤痕。”这是一位女性对于科学工程的柔软表达。

台址与观测基地系统总工程师朱博勤最近几乎跨界成了FAST在当地的“公关”。这位遥感专家最重要的任务,就是在一个月内把山下通往FAST的路修好,方便观测人员以后进出。1小时的休息时间里,他接了5个协调电话。

工程师钱惠正忙于建三层观测综合楼。这是科学家们9月25日后的固定居所。他每天都要排查一楼那个400平方米的“铁壳子”,这是大楼的“技术核心”:“铁壳子”将切断这里对外界的电磁波信号接收:手机、电视、蓝牙,甚至包括数码照相机。没有了现代通讯工具,科研人员在这座楼里将重回“广播找人”的时代。

立秋后的大窝凼,午后太阳仍猛烈,把这口银色大锅照得熠熠夺目。距它睁眼看宇宙,倒计时不到一个月。

给天文学家指路的照片,也登上了报

离工程结束不到3个月时,张昭贤接手了小卖部,距指挥部约300米。除了当成副业赚钱,他还存着私心:借此机会多见识科学家。

“孙博士,您来啦?”见FAST项目副总工艺师孙才红领记者来,张昭贤熟络地打招呼。“我认识他们所有人,他们不一定认识我。”

原居大窝凼底部的村民杨天信,却不像表弟张昭贤那样,觉得这群科学家有多神奇。因为,“太熟了”。

1998年,杨天信第一次在大窝凼见到他们,发现这群中外专家“穿得和我们差不多”。

杨天信父子对所有的科学家都是直呼姓名,却独独对着自家合照里一位留着小胡子的长者,喊了尊称:南台长。南台长即南仁东,FAST望远镜的总工程师,人称“FAST之父”。

这些天文学家的到来,起源于1993年日本东京召开的一次国际无线电科学联盟大会。当时北京天文台也派代表参加。10国的射电天文学家提出,在全球电波环境恶化之前,建造全球新一代大射电望远镜。会后,时任北京天文台副台长的南仁东郑重提议:“咱们也建一个吧。”

寻找一个又圆又大的“坑”,是建造前提。中国科学家的选择,是贵州喀斯特洼地。自1994年,南仁东带人走进贵州山区。多年里,看了好几百个“坑”。

直到有一天,踏上大窝凼。一大片漏斗天坑群,像是天然的巨碗;且周围人烟稀少,无线电设备干扰也少。

“12户人家环绕着中间一片田地,就是那种阡陌交通、鸡犬相闻的原始农村。电灯,那也是奢侈品。”朱博勤回忆。

“茶叶煮雨水,火上架着壶,壶底下卧上鸡蛋,这是招待我们时最拿得出手的。当时这里不通自来水。”国家天文台研究员彭勃想起了初进大窝凼喝茶的情景。

杨天信的父亲杨朝明,记得最牢的是,南仁东追着当地人较真发问的样子——“下雨了会不会有落石滚下来?”“这里天气到底怎么样?”

杨天信父子那时负责给这群来大窝凼里勘察地形的天文学家带路,常常一走就是五六个小时。

2007年,国家批复FAST立项。也是在这年的一天,杨天信去赶集,发现报纸里、电视上,全是这群科学家和大窝凼。镇政府的门口打起了广告——世界上最大的单口径射电望远镜就在平塘县克度镇大窝凼!

就连杨朝明给天文学家指路的照片,也登上了报。

这下12户人家确信,真的要离开大窝凼去镇上生活了。“听说,有好几户人家搬走时最值钱的东西,就是一卡车从自家房子上拆下的木材。”彭勃说。

2011年3月,FAST工程正式动工建设。

开工那天,南仁东在洼地上,默默看着工人们砍树平地,他对身旁的朱丽春说:“造不好,怎么对得起人家?”

搬家那天,杨天信父子兴冲冲地带着彭勃赠送的数码相机去了镇上的新家,“我们去城里了,把他们留下了”。

仿佛“天文镇”,年轻人好奇到底会带来什么

凌晨时分,张昭贤沮丧地回到指挥部旁的小卖部,他为找工作赶了一天的路。

工程即将结束,他觉得是时候下山找一份可以因为FAST继续留在镇上的工作。

“去晚了,早几天就招满了……”他去了县里的“三天”旅游公司应聘工程质量员。“三天”是平塘县最新推出的旅游项目“天眼、天坑、天书”,居于首位的“天眼”就是FAST。

就在FAST即将启用的这个月,克度镇和FAST工程现场的节奏惊人相似。主街道两旁的路都被挖开,好几台推土机在扬尘中隆隆作响——全镇正在大修下水管道,以适应未来因天文望远镜而聚集的外来人口和游客。

克度镇距省会贵阳4个多小时车程,不算富裕。从前,大部分本地年轻人都会选择去大城市打工。

现今,“空心化”已被改变。

2012年,杨天信拿出21万元开了镇上第二家轮胎店,起初每月能挣2万元。这几年,他新增了8个竞争对手——谁都知道来克度的车会越来越多。

去年一年,主街上中型超市多了五六家,远远超过镇上现在的人口需求。从云南转战克度开超市的老板一口江浙普通话,对未来的生意很笃定:“已经在镇上看到过好几次欧洲人了。”

比超市还要热门的投资,是酒店。天文酒店是本地两对夫妇合股在今年年初开的。墙上并排列着几个钟上的世界时间,走得五花八门,没一个和实际时间对上的。然而,这并不影响每天傍晚,前台笃定地摆出一块“今日客房已满”的小电子屏。这样的酒店,据张昭贤所知,去年少说也开了七八家。“天文饰品”、“天文修理”、“天文美容”,新开的商铺挂上了这样的招牌。

仿佛来到一个叫做“天文镇”的小镇。

天文酒店前台服务员就是今年刚从外面辞工回镇上的,她对记者说:“今年过年回来后,我身边的人很少有再出去打工的了。”

今年,为防止FAST投入使用后可能遭受的无线电干扰,周围5公里的2064户共9111人都将搬到镇上。

紧挨着克度镇的航龙村,而今也密密麻麻尽是脚手架。这个和FAST直线距离正好5公里的村落原址上,将建起300公顷的平塘县国际射电天文科普旅游文化园,预计总投资在24亿元以上,其中包括FAST访客服务中心、暗夜观星园、天文时光村等15个项目。

文化园疯狂加紧着工期,县里抽调了百余位政府工作人员驻扎在工地。冉县长是负责文化园的副县长,他给自己取了微信名字——“地球天眼”。

克度镇菜市场旁的活动板房内,暂时住着迁来的桃源洞村民。桃源洞距大窝凼约2.5公里。

8月22日,一户黄姓人家的儿媳妇是唯一留在板房里看孩子的,其他人都回山里收玉米了。最后一年打理玉米田,他们颇有眷恋,不过一转念,毕竟小孩出来读书挺好。

有4户农家各花了90多元合请摄影师,给大窝凼拍“纪录片”,片中得有他们自己。现在,片子就在板房里循环播放。

望远镜究竟是用来干什么的?在贵州民族大学读书的克度镇人杨佳胜已有答案。他毕业后打算回家,成立专做天文产品的传媒公司。

他说:“我们年轻人好奇的是望远镜到底能给我们带来什么发展。”

天文人有自己的雄心,但会面对超出想象的困难

张昭贤开车路过镇上全是脚手架的工地,有时会犯嘀咕:“这么多商业化的东西搞出来,人会不会也跟着变味?”

“无论当地怎样去建设与发展,对FAST的保护是第一位的。发展配套可以,但不能竭泽而渔。”彭勃对此应是FAST项目中最有发言权的。2012年至2014年,为平衡FAST科学研究环境和当地建设发展的需求,这位研究员曾被委任为克度镇所在的黔南州的副州长。

怎样用这口锅把宇宙的故事讲下去,天文人也有自己的“雄心”。

孙纯的雄心,是继续陪着FAST,成为独当一面的女工程师。她是由国家天文台和贵州大学专为FAST项目联合培养的工程硕士,贵州当地人。联合培养的目的,就是要让更多贵州本地青年参与维护FAST。

一位FAST科普工作者的雄心有些特别。他要给FAST做更多模型,并联系了县里的文化园,要在展厅放上一批直径4米的模型。

FAST副总工程师李菂的雄心,乐观而克制。他清晰讲述FAST可能出现的科学突破:“按照计划的性能指标,在其保持世界领先的10年至20年里,FAST预期观测到2倍于目前已知数量的脉冲星,发现10倍于已知数量的气体星系。”李菂带领的科学小团队,将主要进行脉冲星和分子谱线的观测研究。

但李菂也直言,世界的大型射电望远镜没有在竣工后立刻产生重大科学成果的先例。9月25日启用后,依照国际惯例,还需几年的试运行。

“这是中国人做天文大科学工程的一次实验。我们尝试天文史上没有完成过的概念,一定会面对超出想象的困难。”这位天文学家诚恳地说。

那FAST会不会发现人们期待已久的外星人?“搜索地外文明无疑是射电天文望远镜的功能之一,但目前并不是FAST最主要的科学目标。”一位天文人告知,探索仍属于未知领域的地外文明,就像是没有见过老鼠的人要找老鼠,“一个好的思路,可能就是想想人类自己发出的信号是什么样子。对那些不同于自然界信号特征且具有人类智慧特征的信号,可多加留意”。

在射电天文界,这两年和FAST一样受热议的还有由包括中国在内的十多个国家共建的SKA望远镜(全称“平方公里阵列射电望远镜”),建成后将成为世界上最大的综合孔径射电望远镜。“FAST在领跑射电天文界的未来这些年,一定要抓紧时间发挥自己的科学优势,因为SKA 也在行动。和FAST的单天线设计不同,SKA采用‘数千根小天线、综合孔径’的建造技术。按计划,SKA的第一阶段建设将在2023年完成,到时分辨率将超过FAST,但在灵敏度上暂时还难超越。”国家天文台副台长薛随建告诉记者。

即将落成启用了,张昭贤面对媒体讲述FAST,依旧会熟练说出那句不变的开场白:“我参与,我建设,我自豪。”

倒计时的一个月里,他恋恋不舍,决定每天傍晚都用手机给它拍张照。走在1579米长的外圈上,熟得就像是在自家院子。

 

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作者: 杨书源   [责任编辑: 刘丫]