中國青年網(wǎng)西安9月28日電(記者 代紅玉 見(jiàn)習記者 張瑤)“如果把天眼比作觀(guān)察宇宙的中國天眼眼睛，饋源艙就是青春穹那枚精準捕捉光線(xiàn)的眼球?！痹谖靼搽娮涌萍即髮W(xué)博物館，華章500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)的向西星辰西電微縮沙盤(pán)與背景的璀璨星空相互映射，引發(fā)人們的而歌無(wú)盡遐想。

　　FAST工程由中國工程院院士、廢棄西安電子科技大學(xué)機電工程學(xué)院段寶巖教授領(lǐng)銜參與建設，木工歷時(shí)30余年探索，廠(chǎng)里團隊不僅提出了光機電一體化創(chuàng )新性設計方案，走出之志助叩更突破了饋源與反射面的團隊剛性支撐模式，實(shí)現了結構性創(chuàng )新。問(wèn)蒼令人意外的中國天眼是，這只以毫米級的青春穹定位精度捕捉百億光年外脈沖星信號的超級工程，其關(guān)鍵技術(shù)的華章驗證竟起步于一個(gè)廢棄木工廠(chǎng)。

西安電子科技大學(xué)博物館中的FAST微縮沙盤(pán)。西安電子科技大學(xué)供圖

　　“那里遍地泥濘，主控室就是個(gè)廢舊廠(chǎng)房”

　　在1993年國際無(wú)線(xiàn)電科學(xué)聯(lián)盟大會(huì )上，中國天文學(xué)家們提出，要建造一個(gè)大型的射電望遠鏡陣列，即平方公里陣列望遠鏡(SKA)的構想時(shí)，段寶巖院士便開(kāi)始了創(chuàng )新路徑的探尋。1995年，他在貴陽(yáng)會(huì )議上提出了關(guān)于中國500米口徑大射電望遠鏡光機電一體化的創(chuàng )新設計方案，首次為“天眼”繪制了技術(shù)藍圖。但這一構想在當時(shí)近乎“天方夜譚”，因為全世界還沒(méi)有多根大跨度柔索并行控制的工程先例，專(zhuān)家多持觀(guān)望態(tài)度。

　　“如果采用世界上已有的大口徑射電望遠鏡的方案，饋源系統將會(huì )達到上萬(wàn)噸，工程造價(jià)極高，穩定性也很差?！盕AST工程參與者、西安電子科技大學(xué)段學(xué)超教授坦言，團隊直面的是“如何將饋源系統的質(zhì)量降下來(lái)”這一世界級難題。傳統方案之所以“重如泰山”，源于其類(lèi)似起重機吊臂這種“剛性支撐”的底層邏輯，而西電團隊的六索柔索控制的方案，走的是風(fēng)箏線(xiàn)牽引般“以柔克剛”的路徑。段學(xué)超用陜西皮影來(lái)形象解釋?zhuān)拖衿び皯蚴怯脦赘K子牽引每個(gè)部位，讓人物做各式各樣栩栩如生的動(dòng)作，FAST饋源支撐系統則是用電腦操控六根繩索，進(jìn)行末端定位。要讓理論方案落地為實(shí)際應用，前期的驗證環(huán)節便是打通構想與現實(shí)的關(guān)鍵樞紐。

團隊在沙井村原廢棄木工廠(chǎng)搭建的50米模型。西安電子科技大學(xué)供圖

　　2002年，段學(xué)超加入團隊時(shí)，項目正處于50米模型驗證的關(guān)鍵期。在此前室內5米模型實(shí)驗的基礎上，項目團隊選址西安沙井村，在室外進(jìn)行擴大實(shí)驗?！皩?shí)驗場(chǎng)曾是生產(chǎn)課桌的木工廠(chǎng)，遍地泥濘，六根用鋼筋混凝土建的懸索塔旁還有遺留堆積的廢木料?！倍螌W(xué)超回憶，團隊師生選用滑輪、電線(xiàn)、四伏電機等最原始的材料，親手穿線(xiàn)布管，并用早期的DOS操作系統敲代碼，編寫(xiě)控制程序。

　　“那時(shí)的主控室是一個(gè)廢舊廠(chǎng)房，寒冬里計算機常因低溫無(wú)法啟動(dòng)，夏日高溫又讓電路板頻頻死機，環(huán)境非常艱苦，但大家都鉚足勁兒去攻克難關(guān)?！弊钭尪螌W(xué)超印象最深刻的是，為攻克鋼絲繩多圈卷繞后形成的弧度影響索長(cháng)計算精度的棘手難題，團隊師生拿著(zhù)木棍，在鋼索上反復碾壓矯正，一點(diǎn)點(diǎn)將彎曲的鋼絲繩捋直，“是真正的手工級操作”。

團隊在FAST進(jìn)行實(shí)地調研。西安電子科技大學(xué)供圖

　　“科學(xué)有很多的未知性，在反復實(shí)驗的過(guò)程中，大家都是捏把汗的?！倍螌W(xué)超坦言，為還原出仿真過(guò)程中計算的精度和穩定性，團隊不斷優(yōu)化節點(diǎn)布局，最終，將饋源艙的重量由萬(wàn)噸降低到不可思議的30噸，實(shí)現了饋源的毫米級動(dòng)態(tài)定位精度，解決了FAST項目最大的難點(diǎn)。

　　多年后，輕型索拖動(dòng)系統被總結成FAST三大自主創(chuàng )新中最為關(guān)鍵的一個(gè)，在世界同行眼里被譽(yù)為“變革式創(chuàng )新”，而廢棄木工廠(chǎng)寒夜燈光下師生們跪在地上一遍遍調試的身影，成為了項目參與者共有的難忘記憶。

　　　“服務(wù)于國家重大需求，這讓我們感到很自豪”

　　自2016年9月落成啟用，截至2024年11月，FAST已發(fā)現脈沖星1040余顆，超過(guò)同一時(shí)期國際其他望遠鏡發(fā)現脈沖星數量的總和，開(kāi)展了中性氫巡天任務(wù)，構建并釋放了世界最大的中性氫星系樣本，同時(shí)，在快速射電暴起源及納赫茲引力波探測等領(lǐng)域取得了一系列具有國際影響力的重要成果。

　　“背后離不開(kāi)一代代西電人持續的接力攻堅?！睆某醭雒]的研究生，成長(cháng)為電子裝備領(lǐng)域的專(zhuān)家，段學(xué)超坦言FAST工程是他蛻變路上的關(guān)鍵一站。項目攻堅中，段寶巖院士率先垂范，仇原鷹、陳光達、杜敬利、趙克、保宏等教授陸續加入，段學(xué)超從一批批科研工作者身上讀懂了“堅持”二字的千鈞分量：段寶巖院士要求在建工程模型之前必須有精確的數理模型，這份執著(zhù)讓“重視數理基礎”成為刻進(jìn)團隊血脈的準則;陳光達教授作為硬件總工，在寒冬里手凍得通紅，仍堅持用電吹風(fēng)一遍遍烘烤，喚醒因低溫“罷工”的計算機;保宏教授在無(wú)數個(gè)深夜里與代碼為伴，反復調試優(yōu)化，成功改寫(xiě)進(jìn)口測量系統的源代碼，讓“水土不服”的進(jìn)口設備變得易用又可靠……

　　前浪拓路，后浪奔涌。當“中國天眼”持續拓展人類(lèi)觀(guān)測邊界時(shí)，團隊并未止步于“發(fā)現”，而是帶著(zhù)沉淀的技術(shù)經(jīng)驗繼續“創(chuàng )造”。段學(xué)超介紹，團隊目前主攻的“逐日工程”——空間太陽(yáng)能電站計劃，將FAST的機電耦合等設計思想應用于太空聚光器控制?！熬拖馞AST用六根懸索控制饋源艙，‘逐日工程’是用三根懸索讓聚光器始終對準太陽(yáng)，把太陽(yáng)能轉化為微波電能傳回地球，從而‘向太陽(yáng)要熱量’”段學(xué)超進(jìn)一步闡釋。

“逐日工程”空間太陽(yáng)能電站地面驗證系統。西安電子科技大學(xué)供圖

　　這種從仰望星空到改造世界的跨越，讓FAST的索驅動(dòng)技術(shù)在民生領(lǐng)域展現出巨大實(shí)用價(jià)值?！爸鹑展こ獭笔占奶?yáng)的能量，不僅能給飛艇、無(wú)人機充電，解決特殊區域的能源難題，還能在地面構建智慧能源網(wǎng)，優(yōu)化能源分配。此外，通過(guò)空間照射還有望改變臺風(fēng)走向以減少災害，同時(shí)為地面緩解能源短缺，多方位助力民生改善。

　　“每一代人有每一代人的長(cháng)征路，每一代人也有每一代人的‘婁山關(guān)’和‘臘子口’?！倍螌W(xué)超說(shuō)，過(guò)去，西電的前輩們是解決革命當中的通訊問(wèn)題，現在團隊是解決重大基礎設施當中的工程技術(shù)難關(guān)?！盁o(wú)論是FAST還是‘逐日工程’都是服務(wù)于國家重大需求，這是讓我們感到很自豪的事情?！?/p>

　　記者：代紅玉 張瑤(見(jiàn)習)

　　策劃：楊月 代紅玉

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