80后科研大工匠姚蕊:“中国天眼”守舱人

2019-09-20 02:39张东亮
伴侣 2019年9期
关键词:南仁东天眼射电

张东亮

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被誉为“中国天眼”的FAST,是世界上口径最大、最灵敏的射电天文望远镜。若是把FAST看作一个窥探神秘宇宙的“天眼”,那馈源舱就相当于这个眼睛的瞳孔。而姚蕊成为天眼馈源舱系统负责人时,只有28岁。她外表柔弱内心强大,做得了实验穿得了旗袍……集科学之美和女性之美于一身。2019年,姚蕊入选年度“全球35位35岁以下科技创新青年”名单。

获“偶像”赏识,刚毕业就当上了“科研大工匠”

1984年,姚蕊出生在北京一个工程师家庭,在父母的熏陶之下,这位品学兼优的女孩选择了机械工程专业。“有些专业在外行看起来很枯燥,其实一旦深入了解之后,也有很多令人着迷的地方。而且我的两大偶像,就是世界著名科学家钱学森和天文学家南仁东。”

于是短短几年时间,“学霸”姚蕊就在工学道路上从女学士蜕变成了女硕士,身影從北航辗转到了清华园。

科研路上,她也有过迷茫和疑惑。读研时,看到以前的同学从事金融行业,风光无限,也曾让姚蕊多少有点受刺激。但导师说,如果你有能力搞科研,为人类的进步做贡献,那不仅很酷,更是意义远大!这一席话让她顿悟。“能不断开拓人类对生命和自然界奥秘的认识,是一项伟大的事业,这并不能用金钱和物质去衡量。”

谈及与FAST的缘分,姚蕊不禁感叹:“我读研时的第一个课题,就是做FAST馈源支撑研究。当时就感觉这个国家项目很特别,我对它充满好奇,于是便在导师的指导下开始参与这项工作。”

20多年前,就有人在一场聚集了世界顶尖无线电科学家的大会上提出,在全球电波环境继续恶化之前,人类应该建造新一代射电望远镜,接收更多来自外太空的讯息。当时中国最大的射电望远镜口径不到30米,姚蕊的偶像南仁东先生却放出“狂”言:“将来我们要建造一个口径500米,全球最大的太空望远镜!”有人嘲讽他痴人说梦。

为了“建造中国自己的新一代射电望远镜”的理想,南仁东放弃了在国外天文学院担任客座教授,享受世界顶级科研条件和薪水的待遇,毅然回国,开始了论证、选址、立项……

从1994年到2005年,南仁东带着300多幅卫星遥感图,走遍了300多个备选点,有些荒山野岭连条小路都没有,只能从石头缝间的灌木丛中,深一脚、浅一脚地挪过去。最终,南教授选择了现在的洼地。

2010年,26岁的姚蕊硕士刚毕业,有幸加入了偶像南仁东的“中国天眼”科研团队。南教授的敬业精神和朴实的生活作风,令她敬佩不已。

在这位“中国天眼之父”的影响下,姚蕊也磨炼出了异乎常人的吃苦精神。

有一次陪南教授去山区考察时,前方是七八十度的陡坡,人就像挂在山腰间,要是抓不住石头和树枝,一不留神就会摔下去。当时又恰逢瓢泼大雨从天而降,山洪裹着砂石一路狂泄,众人连扶带背,个个摔得满身泥泞,回到县城落脚处时,姚蕊和一名师姐,已经摔得伤痕累累。

2012年,只有两年工作经验的姚蕊,被任命为FAST馈源舱的负责人,当时她只有28岁。馈源舱是“中国天眼”的最核心部件之一。馈源是望远镜用来接收宇宙信号的装置系统,馈源舱就是用于安放这个系统。

面对一些人提出的“姚蕊太年轻”之类的异议,南教授信心满满地说:“小姚是科研大工匠的好苗子,她能吃苦,工作严谨,又敢于创新,放到普通岗位上倒是埋没了,我们应该给青年才俊大施拳脚的机会。”

敢想敢干,为“中国天眼”解决两大难题

成为馈源舱负责人后,姚蕊开始了她“双城狂奔”式的生活。每天早上5点,她背起电脑包出门,7点从北京西站坐上前往石家庄的火车,来到“中国天眼”馈源舱的科研中心,开学术会议、做科研设计等;晚上9点回到北京的家,参照白天的会议记录列出修改清单……

项目启动后,她对每一张图纸都仔细审核、反复计算,姚蕊是个完美主义者,什么都想做到最好,甚至还有连续4天不合眼在电脑前编程的记录!

“项目最紧张的那年,整个馈源支撑系统团队仅记录在案的重要会议就多达140次,多位负责人甚至连去食堂吃饭都在一起,就是为了能争取更多的时间讨论交流。”姚蕊说。

馈源舱的设计工作开始后,数不清的问题向姚蕊扑来。其中,馈源舱限重问题最“折磨人”。为保证安全性,按照设计规划,馈源舱限重为30吨。但技术人员发现,他们研发出的馈源舱重量达到了34吨!于是,姚蕊的首要任务,就是带着团队给馈源舱“减肥”。

这场耗时近两年的“瘦身”着实不易。馈源舱里不仅有馈源装置,还有配套的其他辅助设备和设施,如六杆精调平台、电气系统等,这些设施关系到“瞳孔”是否看得清、看得准。

馈源舱哪里的“赘肉”最多呢?姚蕊及其团队首先把目光投向了馈源舱的主体框架,经过一次次深夜会议的集思广益,以及反复的模拟实验,他们最终把其从“正圆形”变成了“近似三角形”,一下减重几千斤!

率团队打赢攻坚战的姚蕊,还没来得及高兴几天,就又遇到了一个棘手的问题。原本计划在“中国天眼”内放置9个不同类型的馈源装置,但随着馈源技术的进一步发展,2014年初FAST项目组决定建设一台超宽带馈源接收机,也一并放入馈源舱。该馈源接收机性能先进,可代替原来的3个馈源装置。

虽然总体上馈源装置的数量减少了,但问题也随之而来——这位“新房客”的尺寸太大了,占了馈源舱内近一半的使用面积。“它一来,剩下6个馈源装置根本无法全部塞进去了。”姚蕊说。

FAST所有子系统必须在2016年9月25日前完成调试,而在此之前,还要预留出大量的设备生产和打磨时间。眼看时间一天天过去,科研人员们心急如焚。姚蕊冥思苦想数日,连做梦都在思考相关问题,很快整个人就瘦了一圈。

功夫不负有心人。后来她提出了一个大胆而又合理的想法:机械设备分组运行!事实上,“天眼”每次观测宇宙星空时,通常情况下只会用到其中一个馈源装置,其他馈源装置在此期间是不工作的。那为何不把闲置的馈源装置“请”出馈源舱呢?探测时使用哪个,就将哪个装进馈源舱里,这样就解决了“放不下”的问题了!

姚蕊因想到这个解决方法激动得彻夜未眠,次日天刚蒙蒙亮,她就急匆匆赶到研发中心,按照这一思路,和团队开始了新一轮的设计改造工作。

在不久后的馈源舱详细设计评审会上,这一方案得到了专家组的认可!

就这样,“中国天眼”的馈源舱,开始依照姚蕊提出的新方案,进行研发打造、安装调试。

会工作也懂生活,乐做世界最大“眼瞳”守护人

FAST位于群山环抱之中,建成后,不仅成为了世界上规模最大的射电望远镜,同时,它接收宇宙电波的能力也是最出色的!事实上,这个世界之最的诞生,不仅要依靠25万平方米的巨大反射面(用于汇聚无线电波供馈源接收机接收),还依赖于一个灵敏的核心部件——馈源舱。

姚蕊打了个比方:“如果把FAST看作一个天眼,那馈源舱就相当于这个眼睛的瞳孔,它起到聚焦的作用,我们能看得更清楚。”

在“中国天眼”安装工程现场,姚蕊亲自带领团队成员,钻到望远镜的底部,对馈源舱内的设备进行精心调试。

此后几天内,姚蕊等人在完成馈源舱系统初步调试后,又展开了升舱调试,也就是跟着“索驱动机器人”一起进行整体联合调试,结果显示,这只巨大的“中国天眼”运营十分正常!

2017年12月,馈源舱验收工作圆满完成,FAST正式睁开了它探索宇宙的大眼睛……

在现代前沿科技领域,西方一些国家一向自视甚高,认为只有他们掌握着科学的真相。但随着中国科技力量的快速崛起,这一局面逐渐被打破。其中最典型的案例,就是“中国天眼”的诞生在中西方科学界引发的震荡!

南仁东等天文科学家,总共耗费了22年的心血,缔造出这座举世闻名的锅状建筑——500米口径球面射电望远镜,之后很快就被美国的权威科学杂志评选为“本世纪全球最大最灵敏的单口径射电望远镜”,就凭这一成就,能让中国的天文科研水平持续领先世界20年!

遗憾的是,FAST射电望远镜刚建成不久,“中國天眼之父”南仁东先生就因病情恶化逝世,享年72岁。姚蕊为此哭肿了眼睛,深深铭记她的这位偶像和导师生前的一句名言:“用科学报国,是一个科学家最大的荣耀!”

探索未知宇宙,搜寻和发现脉冲星是FAST的主要科学目标之一,从2016年9月25日中国天眼落成至目前,它已经先后发现了43颗脉冲星,极大地增加了人类对宇宙的认知。我国天文学家们正在破解“天眼”获取的海量信息。这着实让西方天文学家们羡慕不已。

如今,已经博士毕业的姚蕊,仍是这个最大“眼瞳”的守护人,中国天眼的正常运行,始终离不开她和团队在背后默默的技术支持。

用姚蕊诗意的解释,FAST射电望远镜的作用,就是帮助人类从宇宙的噪音中,更灵敏地分辨出有意义的声音。“它可以接收到1351光年外的电磁信号,可以从雷声中听见蝉鸣”。因为南仁东老先生和姚蕊等后辈的坚持与付出,一个当初没有多少人看好的梦想,最终成为了国家的骄傲!

2019年1月21日,作为馈源舱控制技术领域的代表人物,姚蕊入选《麻省理工科技评论》年度“35位35岁以下科技创新青年”名单!从榜单中,我们看到了中国创新科研力量的崛起。

在忙碌的工作之余,姚蕊对生活同样热爱,她喜欢穿上风情万种的旗袍去和闺密喝咖啡,会在休假的日子去练瑜伽、与丈夫四处旅行……

这位女博士在工作中很拼,对待生活也十分认真投入,丈夫说,她集科学之美和女性之美于一身。

姚蕊表示,美丽的宇宙太空以它的神秘和绚丽,召唤我们踏过平庸,进入它广袤无垠的空间。未来,她会继续做好中国天眼的“守舱人”,完成馈源舱的后续优化任务。“作为年轻的科研工作者,我们有精力、有干劲,应该为国家项目贡献自己更大的力量!”

责编/伊和和

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