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国际学术期刊《自然·天文学》近期发表了中国科学家一项重要发现——通过“中国天眼”FAST的观测,一颗原本被认为“熄灭”的脉冲星,仍然可以探测到极其微弱的窄脉冲。这是“中国天眼”探测到的脉冲星辐射新形态,对揭示脉冲星磁层的极端物理环境等具有重要科学意义。
这颗脉冲星,是“中国天眼”FAST“入职”以来,发现的800余颗脉冲星中的一颗,这些重要发现为人类研究宇宙提供了很多有利的数据帮助。
从古人发出的“日月安属?列星安陈?”的《天问》,到如今借助全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜,将人类“视界”延伸到百亿光年之外。从选址、建设、调试、运营,“中国天眼”建设运维过程中的每一个环节,无不在运用中国智慧和中国制造,在人类极目宇宙的道路上贡献着力量。
2022年7月24日拍摄的“中国天眼”夜景(维护保养期间拍摄,无人机光绘)。新华社记者 欧东衢 摄
“这是一个美丽的风景、科学风景!”
20世纪90年代,“中国天眼”设想提出时,大胆到有些突兀。
当时中国最大的射电望远镜口径不到30米,德国的埃菲尔斯伯格望远镜口径100米的世界纪录已保持多年,而“中国天眼”的目标是500米。
中国曾是世界上天文记录最久远、最完整的国家。在超过3000年的时间里,华夏文明连续不断地记录着各种天文现象,中国古代天文学家编制了100多种天文历法,也发明了大量的天文仪器。
但近代以来,中国天文学跟其他科学技术一样,大大落后于率先完成工业革命的西方国家。即便在上世纪,老一辈天文学家也只能寻求与国外合作,相当于借用别人的望远镜,大多只能做一些边缘课题。
FAST的理想建造地对地形、地质、水文等都有着极高要求,为了给望远镜找个最合适的“家”,当时年近50岁的南仁东带着团队与300多幅卫星遥感图,风餐露宿地奔走于贵州大山深处。
这是一张拼版照片:依次为“中国天眼”拼装第一块反射面板(左上,2015年8月摄)、“中国天眼”反射面板安装近半(右上,2015年12月摄)、“中国天眼”反射面板安装近八成(左下,2016年3月摄)、维护保养期间的“中国天眼”(右下,2022年7月摄)(无人机照片)。新华社记者 欧东衢 摄
12年时间里,他们几乎走遍了贵州所有的喀斯特洼地,最终从300多个候选洼地里,选择了平塘县大窝凼——最适合“天眼”的深深“眼窝”。
2011年3月动工开建,2016年9月落成启用,横空出世的“中国天眼”刷新了世人对射电望远镜的认知极限:
口径500米,仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材;反射面板总面积25万平方米,相当于30个标准足球场,用掉2000多吨铝合金;如果将“中国天眼”装满水,全世界每人可以分到2升……
“中国天眼”落成启用当日,71岁的南仁东站在“中国天眼”的圈梁上对记者深情地说:“这是一个美丽的风景、科学风景!”
2017年9月,南仁东因肺癌去世。走前,他实现了奋斗一生的梦想——建一台世界最大最强的射电望远镜。现在,“中国天眼”已成为全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜,极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。
反复试验、多次失败、越挫越勇
独一无二的科学工程,没有经验可循,注定会面临史无前例的挑战。
反射面板如“中国天眼”的“视网膜”,索网则是支撑“视网膜”的“神经系统”。“中国天眼”反射面板虽只有1毫米厚,也要使用2000多吨铝合金,其索网结构是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的,对抗疲劳性能的要求极高,现有钢索都难堪重任。
2022年7月22日,工作人员对“中国天眼”的反射面板进行维护保养(维护保养期间拍摄)。新华社记者 欧东衢 摄
FAST运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏带着一帮青年人,用整整两年时间,进行了大规模的索疲劳试验。近百次失败,从千头万绪中不断探寻解决问题的关键,终于攻克超高强度、抗反复拉伸的钢索,首创主动变形反射面,使望远镜覆盖40度天顶角,成功支撑起“中国天眼”的“视网膜”。
“没人告诉你可以怎么做,谁也没有把握自己的方法一定行。”姜鹏告诉记者,“反复试验、多次失败、越挫越勇”的艰难攻关几乎贯穿了FAST建设阶段的每一个环节。
仅在建设阶段,“中国天眼”就获得了钢结构、自动化产业、机械工业、创新设计、测绘地理信息技术、电磁兼容研发、建设工程等10余个领域的国家大奖。
在调试阶段,“中国天眼”又碰到难题。“‘积木’搭好了,但望远镜不能按照总控的指令高效运行。”FAST运行和发展中心测控部主任孙京海说,“简单的修复解决不了问题,控制系统必须推倒重建。”
为了尽快开发出新的控制系统,孙京海无数次挑灯夜战至东方既白,几乎重写了全部核心算法代码。他心里只有一个信念:不能让工程调试进度耽误在自己这里。最终,在正式测试时,一套为“中国天眼”量身定制的控制系统,所有指标一次通过。
“中国天眼”世界最大、最灵敏的特性,激发了很多特殊的技术需求,需要中国科学家们充分发挥主观能动性和创造力,在不断“挑战认知和技术极限”、不断“发现问题、解决问题”中优化升级。
今年7月底,在中国科学院国家天文台、哈尔滨工业大学等10家单位共同努力下,国家重点研发计划“智能机器人”重点专项“重大科学基础设施FAST运行维护作业机器人系统”项目通过验收,极大提升了“中国天眼”运维质效,年观测时间可增加1000小时左右。
7月26日,工作人员在调试馈源接收机拆装机器人。新华社记者 欧东衢 摄
不断拓展人类观天视野极限
发现800余颗新脉冲星、首次在射电波段观测到黑洞“脉搏”、探测到纳赫兹引力波存在的关键证据……“中国天眼”成果频出,不断拓展人类观测宇宙的视野极限。
6月23日拍摄的“中国天眼”全景(维护保养期间拍摄,无人机照片)。新华社记者 欧东衢 摄
快速射电暴(FRB)是宇宙中最明亮的射电爆发现象,在1毫秒的时间内能释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。
得益于“中国天眼”的超高灵敏度,中国科学家领导的科研团队发现了首例持续活跃重复快速射电暴FRB 20190520B,对更好理解这一宇宙神秘现象具有重要意义。
国家天文台研究员李柯伽所在的中国脉冲星测时阵列(CPTA)研究团队利用“中国天眼”,探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据。
“FAST的灵敏度让中国天文学家站在了人类视野的最前沿。”李柯伽说,凭借“中国天眼”的优良性能,CPTA研究团队以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势,弥补了观测时长的差距,使我国纳赫兹引力波探测和研究同步达到世界领先水平。
“敢为人先的魄力、追求极致的毅力、持之以恒的定力,是FAST的成功秘诀。”姜鹏说。
总策划:赵丹平、顾钱江
监制:闵捷
统筹:卫铁民
记者:欧东衢、吴箫剑、潘德鑫、吴思
视频:吴斯洋、刘勤兵、杨欣
编辑:刘畅、徐欣涛
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俗话道,不出正月都是年,但时间总是流逝得飞快,不知不觉中,已经来到了正月的尾巴,马上将迎来的是正月二十五。在中国民俗文化里,正月二十五,是一个具有特殊意义的日子,据说是仓王爷的生日,因此又被称作“填仓节”。
每年到了正月二十五,在我国各地,流行着各种各样的习俗,但基本都跟一件事有关,那就是粮食。因为在古人心中,这一天是象征五谷丰登的节日,人们借助各种仪式,祈求新的一年获得好收成。
提到正月二十五老传统,我们这的老人最常念叨的,就是:忌1事,吃3宝。老一辈说,正月二十五,老传统也别忘了,做好这几件事,财旺家业兴。下面,就来跟大家具体说说,正月二十五的习俗和讲究,不妨做个了解,它们也是中国传统文化的一部分。
正月二十五,忌做1件事在清代古籍《帝京岁时纪胜》中,有提到“填仓”的寓意由来,“当此新正节过,仓廪为虚,应复置而实之,故名其曰为填仓”。用现在的大白话来理解,就是要未雨绸缪,准备好过日子用的各种刚需用品,不能只管今天,不考虑明天。
从古籍中的记载来看,这一天是适合入、不适合出的日子,因此古人在正月二十五“填仓节”这一天,向来喜进厌出,除了要囤粮、添水、囤各种必需品后,还有不外借的忌讳,即不借钱、不借粮等。
“填仓节”是传统民俗里“宜添不宜出”的节日,因此古时候,每到正月二十五,各家各户都会自觉地不向别人借东西,万一遇到有人来自己家借东西,也会拒绝。这背后,体现了劳动人民勤俭持家的思想,以及新年求财的朴素心愿。
正月二十五,要吃吉祥3宝第1宝:米饭民间有句谚语道,“天仓,天仓,大米干饭杂面汤”。正月二十五,是跟粮食有关的节日,背后寄托了人们期盼新年粮食丰收的心愿。因此,在传统习俗里,讲究这一天要吃上一碗热乎乎的米饭,庆祝填仓节,希望能求得一年好收成。
推荐食谱:黄金蛋炒饭
1、提前准备好1碗隔夜冷藏的剩米饭,再来半根胡萝卜、1根火腿肠,切成小丁状;
2、将2个鸡蛋敲入碗中,将蛋清和蛋黄分开,分别搅拌均匀,然后再将米饭倒入蛋黄中,用手抓匀;
3、热锅加油,先倒入蛋清,小火煎至快凝固后,铲碎盛出来备用;
4、另起锅加油,倒入用蛋黄拌过的米饭,不断翻炒至米饭变得颗粒分明,将蛋白、胡萝卜、火腿肠倒入锅中,炒2分钟后,往里面加一些生抽、蚝油,炒匀后撒上葱花,就可以关火了。
第2宝:鱼汤正月二十五,吃米饭庆祝填仓节时,还少不了一样配菜,那就是用新鲜的鱼熬制成的鱼汤。鱼谐音“余”,有年年有余的意思,吃鱼汤配米饭,取的就是鱼米满仓、五谷丰登、财旺家旺的寓意。
推荐食谱:鲫鱼豆腐汤
1、去海鲜市场买1条新鲜的鲫鱼,让鱼贩子帮忙清理下,鱼腹腔内的黑膜记得去掉,然后用食盐和料酒在鱼身上抹一遍,腌制15分钟;
2、热锅加油,放点姜丝炒香,再放入鲫鱼,小火煎至一面成型后,再翻过来煎另外一面,慢慢将2面都煎好;
3、往锅中倒入刚刚烧开的热水,大火煮开后,将切好的豆腐块放进去,再转中小火煮5分钟,出锅前加一些食盐、白胡椒粉即可。
第3宝:煎饼正月二十五填仓节,“填仓”背后有2个含义,一是寓意填满家中粮仓,新的一年衣食无忧;二是填饱肚子,吃饱喝足,才有足够的劲儿去面对新的挑战。煎饼的外形又大又圆,是幸福美满的象征,还有“饱腹填仓”之意。
推荐食谱:奶香玉米饼
1、准备1小把提前剥好的玉米粒,放入刚刚烧开的水中,煮2分钟后,捞出来控干水分;
2、将煮好的玉米粒放入碗中,往里面加1勺玉米淀粉、1勺糯米粉、1勺白砂糖,再敲入1个鸡蛋,顺着一个方向不断搅拌均匀;
3、热锅加油,倒入玉米面糊,晃一晃锅,让玉米粒均匀铺开,小火煎至一面成型后,再翻过来煎另外一面,两面煎好后,就可以关火盛出来了。
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