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大概又等了十分钟,会议准时开始。
主持会议的华国天文学家南仁冬院士。
对这位院士,沈牧当然是有印象的。天眼fast是南仁冬最早提出的项目概念,是天眼fast项目的首席科学家、首席设计师和总工程师。
来开会之前沈牧还具体了解过这个项目,详细了解过之后便知道其实他不是这个项目的引子,因为天眼这个项目早在1994年就被南仁冬提了出来。
其后立项,评审,启动,说起来项目已经开启了几年了。
但不久前,这个项目因为现实的很多困难卡住,一直处於停滯状態。
要是真正说沈牧的作用,他虽然不是这个项目最开始的提出者,却为它重新启动起到了重要的推动作用。
如果不是申请做这个项目,沈牧还不知道歷史上天眼fast的落成过程竟然也有这样的停滯期。
但想想也十分合理,500米口径的射电望远镜在当今国际上前所未有,其设计和建设难度极其压力可想而知。
虽年近七旬,头髮已见花白,但南仁冬目光清明,声音洪亮。
大会开始,他首先简要回顾了fast项目的漫长而曲折的歷程。
自1994年他率先在国际会议上提出概念,歷经多年选址、反覆论证,於2007年在黔省平塘县大窝凼奠基。
然而,隨后的进展却步履维艰。500米口径带来的前所未有的工程技术挑战、巨大的经费需求、以及部分关键技术路径上的爭议,使得项目在完成部分基础工程后,实质性的核心建设推进缓慢,近年来几乎陷入停滯。
沈牧在frb快速射电暴领域的突破性发现,以及由此引发的国內对拥有自主大型观测设施的强烈呼声,如同一剂强心针,促使国家下定决心,重启並全力推进这一巨大射电望远镜的建造。
老院士看向坐在不远处的沈牧,目光欣慰,带著期许和讚赏。
“所以,首先,我们要感谢沈牧教授,因为他的发现以及提议,我们的项目才得以重新受到这样的重视。”
南院士的话音落下,全场便响起热烈的掌声。
很显然,虽然这个项目很难,但对於南仁冬来说,这个项目从筹备到立项再到落实,这么多年下来,就像他的孩子一般,他比谁都想要它顺利落地。
当然,现场以及不在现场的那些参与者,当然也希望这项目能够顺利落成。
收到会场內为他一个人响起的掌声,沈牧內心微微惊讶,但很快微笑点头向南仁冬院士和在场眾人致意。
掌声停息,南仁冬院士介绍完背景,神情转为凝重,將话语权交给在座的专家。
“项目重启,决心已下。但摆在我们面前的,依然是那几个老问题,而且隨著时间推移,某些材料的性能基准、工业加工能力虽有提升,但主要挑战的本质没有变。今天,我们首先要面对的,就是一个根本性的战略选择:是坚持原方案的500米口径,直面所有已知的、巨大的技术风险,还是退而求其次,选择一个技术上更稳妥、更易实现的方案,比如先建设一个300多米口径的望远镜,积累经验?”
他话音刚落,一位坐在南仁冬斜对面,约莫四十多岁,面容严肃、戴著黑框眼镜的中年男子便开了口。
他是周振,国內顶尖的空间结构与机构专家,工程院院士,也是南仁冬早年的学生之一,曾深度参与fast前期的部分总体方案和结构设计论证。
“老师,各位同仁,”周正的声音不高,但带著非常篤定的语气,“重启fast,是眾望所归。但越是这个时候,我们越需要冷静,越需要正视困难,而不是被热情冲昏头脑。”
他令学生操作电脑,很快投影幕上出现了位于波多黎各的阿雷西博望远镜的图片和数据。
“阿雷西博,口径305米,1963年建成,固定式,利用喀斯特洼地。它曾是世界的標杆,为我们提供了宝贵的经验,但它的局限性和长期运行暴露出的结构老化、维护困难等问题,也给我们敲响了警钟。”
“我们原方案的500米,比阿雷西博大了近200米!这带来的不是线性增长,而是几何级数上升的复杂性。这其中的最大的三个困难我们也早已总结过。”
周振的语气更重了些,“第一,主动反射面。由约4400块三角形铝合金面板拼成,每块面板背后有促动器,整体构成一个可变形的球面。要让它实时变形为指向不同方向的拋物面,精度要求毫米级。这意味著要协调控制数千个促动器,处理海量传感器数据,进行实时解算,还要抵抗风、温度变化带来的扰动。这是一个超大规模、强耦合、非线性、带有时变参数和不確定干扰的分布参数系统控制问题。现有理论和工程实践,没有处理过这种规模和精度的先例。”
“第二,索网疲劳。支撑反射面的主动面,其背后是复杂的索网结构。这个索网要在球面和拋物面之间反覆变形,索段、节点承受复杂的交变应力。在500米尺度、数十年设计寿命的要求下,索网和节点的疲劳寿命预测、高疲劳强度特种索体的研製、以及確保成千上万个连接点在大变形下的长期可靠性,是材料、结构、工艺的极限挑战。一处关键节点或索体的疲劳失效,可能导致连锁反应,后果不堪设想。”
“第三,馈源舱。这个重几十吨的接收机舱,按照我们的设计,它由六根大跨度钢索悬吊在140米高空,需要在直径约200米的范围內实现毫米级精度的六自由度运动,也就是空间三维移动加三维转动。支撑索的蠕变、温度变形、风致振动,以及馈源舱自身的动力学特性,使得高精度轨跡跟踪和振动抑制变得极其困难。这本质上是一个多柔体、大跨度、强非线性、参数不確定且受复杂环境干扰的高精度运动控制系统设计问题。”
周振看向南仁冬,也扫过在座的眾人,最后把目光锁定在沈牧身上,眼中似乎没有一点温度。
“我不是危言耸听,这些是经过多次论证、仿真甚至部分试验验证过的结论。500米方案的科学目標固然<i class=“icon icon-unie089“></i><i class=“icon icon-unie023“></i>,但失败的风险和成本,我们和国家是否能够承受?”
“我认为,更务实、更负责任的选择是,借鑑阿雷西博的经验,但优化设计,將口径定为350米左右。这样,主动面单元数减少约一半,控制复杂度大幅降低。索网规模缩小,疲劳问题更易把握和验证,馈源舱运行范围减小,控制难度下降。”
“我们可以用更短的时间、更可控的风险,先建成一个世界领先的、可靠的大型射电望远镜,拿下急需的科学成果,同时为未来真正的500米积累全套技术、培养队伍、建立信心。”
最后周振停下来,深吸了一口气,“饭,要一口一口吃,路,要一步一步走。跨越太大,容易摔跤。”
只要真正参与过项目的人都知道,周振的发言可以说是句句都敲在工程实践最现实的痛点上。
会议室里响起一片低声討论,不少结构、控制领域的专家纷纷点头,显然认同这种稳扎稳打的思路。毕竟,国家投入巨大,不容有失。
南仁冬院士没有立刻反驳,他沉默了片刻,目光最终落在沈牧身上,眼神中带著复杂的期待与考量。
“沈牧教授,周高工提出的问题,非常具体,也非常现实。这三大难题,是我们之前爭论多年、也是项目暂停的主要原因。你虽然算是半路加入,但你的数学功底和解决复杂系统问题的独特思路,是项目重启的重要希望之一。”
“我想听听你的看法。面对周高工指出的这些几乎不可能的任务,你是认为我们应该坚持原方案,挑战极限,还是认同周高工的观点,採取更稳妥的方案?”
瞬间,所有的目光全部集中到沈牧身上。
对於这种被眾人期待的眼神凝望的场面,沈牧表示也挺习惯的了,当然,还有当眾回答最棘手的问题这一点。
而沈牧在眾人的目光中不仅看到了期待,还有些审视和质疑的复杂情绪。
迎著南仁冬和周振的目光,他神色平淡。
作为一个重生者,他当然知道fast的建成是必然的,况且现在还有他的贡献,但此刻他必须给出自己严谨的解释。
“南院士,各位。”
“如周高工所说,天眼现在確实主要面临著这三项难点,而且克服每一项的困难都是不小的。”
只是稍稍肯定了下那几项难点,他便话锋一转。
“但这些困难也许並不是不能克服,任何一个项目落地都会有困难,况且我们现在要建造的是国际上史无前例,一个超大口径的射电望远镜。”
听到这里周振的脸色已经有些不好,南仁冬倒是再次温和地打量著沈牧,那个眼神里虽然也有些审视的成分,但是更多的是有愉悦在里头的。
沈牧可以理解。
经过实际的困难棒喝之后,他看得出来,项目组的其他成员对原定计划,建造500米口径的射电望远镜现在大多都持怀疑,或者直接像周振一样,是直接放弃的態度。
可是一手將这个项目筹划起来的南老,明显是希望项目组可以有办法按照原定计划进行的。
南老带著期待和讚许的眼神,好似想让沈牧多说两句,关於为什么这项目要坚持原计划。
沈牧姑且就又接著说了几句。
“关於是否缩小口径,我认为,这不仅仅是一个单纯的技术风险评估和工程实现难度比较问题,更是一个关乎项目终极科学目標能否达成的战略选择问题。我们建造fast,根本目的不仅仅是为了拥有一台大型望远镜,更是要获得一种革命性的、超越现有所有设备的综合观测能力,那將是高出近一个数量级的灵敏度、以及与之匹配的宇宙巡望速度。”
“而这种能力,是我们在快速射电暴精细定位与统计、脉衝星计时阵列探测引力波、宇宙中性氢分布测绘、乃至潜在的地外文明信號搜寻等最前沿、最核心的天文领域,实现从跟跑、並跑到领跑的关键。没有这种代际的性能优势,我们很可能依然只能在国际激烈的竞爭中,拾人牙慧,或是在边缘领域做些修补补的工作。”
说到这里,眾人连连点头,情绪明显被带动了起来。
沈牧忽然觉得,自己这一路参加了不少会议,奖项,发过不少言,不知不觉间在演讲和语言的感染力这一块简直提升飞速。
顿了顿,他继续道:“350米口径,性能当然会比现有的任何全可动或大型固定式望远镜强,但它能否確保我们在未来十年、二十年的国际竞爭中,在那些最硬核、最需要灵敏度的科学问题上,形成压倒性的、別人无法轻易追赶的优势?我个人持保留態度。而500米带来的性能跃升,是质变,它能支撑我们去探索別人看不到的宇宙暗弱信號,去检验別人无法检验的物理理论。这个终极科学目標,值得我们倾尽全力去挑战那些工程难题。”
等沈牧说完,周振紧锁著眉头直直地看向沈牧。
“所以,沈教授,你支持我们按照原计划继续建造500米口径的射电望远镜?”
沈牧可以感觉得到,不同於与会的某些人心绪被他的话激励了一下,现场那些打定主意要改变计划的项目组成员內心並不是毫无波动。
至少他们也感到放弃那项计划有多遗憾,而退而求其次的计划总是无奈的。
所以周振现在內心明显因此是有些恼怒的。
沈牧瞭然,所以面对周振生硬的语气,他脸色依然平静。
“是的,这个项目我支持按照原计划,建造我国自己的,口径为500米的射电望远镜。”
这话说出来,南仁冬似乎是欣慰一笑,坐在他身边的方敬尧也对著他点了点头。
周振脸上那丝髮冷的笑容这下也彻底消失。
“那么沈教授,既然你支持原计划,那你认为我们该如何克服眼前的这些困难?”
第257章 天眼FAST项目启动会
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