“中国天眼”，再出发！

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“中国天眼”，再出发！

撰文：《中国科学报》记者 甘晓

开栏语

2013 年 7 月 17 日，习近平总书记考察中国科学院，并提出“四个率先”的目标要求。

10 年后，2023 年，我国进入全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年，中国科学院也走上了推动系统性调整和战略性重构的关键节点。

在这历史性的关键期，本报推出“率先这十年”专栏，系统回顾 10 年来中国科学院锐意改革、踔厉奋发的生动历程，讲述代表性科技成果背后的创新故事，邀请相关科学家分享所思所感，为中国实现高水平科技自立自强，持续推进科技体制改革，提供来自中国科学院的探索与视角。

作为世界上最大口径的射电望远镜，“中国天眼”（FAST）安静地坐落在我国西南一隅。自建成以来，它已助力科学家取得多项重磅成果。

近日，中国脉冲星测时阵列（CPTA）研究团队宣布利用 FAST 探测到纳赫兹引力波存在的关键证据，让人类终于站在了期盼已久的纳赫兹引力波观测窗口前。

未来，面对新的科学任务，FAST 准备好了，再出发！

“我们始终牢记习近平总书记的殷殷嘱托，立足国家战略科技力量的使命定位，发挥集中力量办大事的优势，为早日实现‘四个率先’‘两加快一努力’目标作出贡献。”FAST 运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏表示。

重磅成果频传

近日，中国脉冲星测时阵列研究团队在我国天文学术期刊《天文与天体物理研究》（RAA）在线发表论文称，FAST 通过对 57 颗脉冲星的监测，首次“看见”了来自深远宇宙的涟漪——纳赫兹引力波。

同日，来自欧洲-印度、美国、澳大利亚等国家和地区的另外 3 个国际团队也宣布获得纳赫兹引力波存在的关键证据。在天文学家看来，对纳赫兹引力波进行探测，有助于理解超大质量黑洞的增长、演化及并合过程。

在这场 20 年前就开始的国际天文竞赛中，中国科学家后发先至，仅用 3 年 5 个月就成功验证了 40 年前的理论预言，科研团队为此深感自豪。

“我们利用中国自主设计和建造的大科学装置开展原创性研究，成果发表在中国本土的学术期刊上，我国在这一领域与国际同步达到领先水平。”国家天文台/北京大学研究员、中国脉冲星测时阵列研究团队负责人李柯伽表示。

除了纳赫兹引力波外，FAST 也是脉冲星的超级“挖掘机”。迄今为止，它发现了超过 780 颗脉冲星，是世界上发现脉冲星效率最高的设备。不久前，凭借超高灵敏度和极强的探测能力，FAST 仅用 5 分钟就“抓”到了一个名为 PSR 、 J1953+1844（M71E）的双星，其轨道周期仅为 53 分钟，是目前发现的轨道周期最短的脉冲星双星系统。这一发现为经典双星演化理论提供了关键证据。

此外，更早一些，迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴 FRB20190520B 、获得迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本、在中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展…… FAST 捷报频传，极大扩大了人类有效探索的宇宙空间范围。这些研究成果形成的论文，有 8 篇发表于《自然》、两篇发表于《科学》。

日夜坚守维护

FAST 获得高质量数据，助力原创性研究，离不开运维团队的坚守。

很多去过 FAST 现场的科研人员有过这样的独特体验：在贵州山区常常有雷雨天光顾，外面下着瓢泼大雨、电闪雷鸣，FAST 依然正常运行，科学家在室内开展的数据接收、处理工作丝毫没有受到影响。

在科研团队看来，这主要得益于先进的测控系统的支持。“运维专家团队扎扎实实地不断研发、升级测控系统，保障了 FAST 持续稳定运行。”姜鹏表示。

在 FAST 观测时间段，也有科研人员亲眼见证运维人员在上百米的高空同步进行抢修、维护。为了保证观测时间输出，运维团队日夜不停歇，筑牢 FAST 稳定运行保障的坚实堡垒。

据统计，目前，FAST 每年运行机时超过 6200 小时，已经建立起完整的用户服务链条。

科研团队认识到，FAST 运行和维护绝不是墨守成规地日常重复。在他们看来，要把一台巨型设备维护好，必须在高效运行的同时不断研制新技术、新方法来升级望远镜。

据了解，在团队成员的通力合作下，FAST 在相控阵接收机研制、测量与控制、脉冲星测时、雷达天文学技术等关键技术研究方面取得了多项创新成果。

采访中，姜鹏与《中国科学报》分享了最新的好消息：“相控阵接收机”已经完成原理样机研制。这意味着，相关技术路线已经走通，未来 3 到 5 年，科研人员将通过大量反复迭代进一步提升其性能，争取利用这一世界领先的相控阵接收机实现 FAST 观测效率提升。

集中力量再奋斗

“基础研究的组织化程度越来越高、目标导向性越来越显著，建制化、体系化科研的重要作用越发凸显。”中国科学院院士、中国科学院国家天文台台长常进这样总结。

前沿科学研究已经进入大科学时代，发挥体系化建制化优势，才能在抢占科技制高点的征途上实现新的跨越。FAST 在短短几年时间里成就天文学前沿领域的中国力量，成为中国科学院作为国家战略科技力量“集中力量办大事”的典范之一。

多年来，在中国科学院国家天文台牵头组织下，科学家面向世界天文科学前沿进行前瞻布局，勇于解决难题。FAST 运维团队和科研团队在各自岗位上协同作战。

例如，在纳赫兹引力波领域，早在 2002 年我国就开展了初步的脉冲星测时阵列前期调研；2016 年中国科学院启动了“多波段引力波宇宙研究”战略性先导科技专项（B 类），并联合多家相关单位组建了中国脉冲星测时阵列研究团队；2019 年中国天眼 FAST 科学委员会成立后，继续加快开展纳赫兹引力波探测协同攻关，为如今取得重大突破奠定了坚实基础。

FAST 的成功离不开科学家精神的传承。在姜鹏心里，FAST 是天文学家南仁东倾其一生推动建设的“传奇工程”，其难度和在科学上的用途都完美诠释了大科学工程应用的宝贵价值。“南仁东先生身上的优秀品质一直影响着我们每一个人，如今团队中的年青一代成长起来接过接力棒，不断丰富着‘天眼’精神的内涵。”他说。

面向未来，FAST 团队将继续心系“国家事”、肩扛“国家责”，以鼓足敢打硬仗、敢“啃硬骨头”的精气神，进行关键技术攻关，进一步提升和扩展 FAST 的性能，保持其在国际同类设备中的领先地位。

姜鹏说：“只要团队在，‘中国天眼’的灵魂就在。”

面向未来，浩瀚星空，矢志奋斗未有穷期。科学家们期待，“透过”天眼，望向更深更远的宇宙。

《中国科学报》 (2023-07-14 第 1 版 要闻)