南仁東登上建設(shè)中的“中國(guó)天眼”。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)提供

在貴州平塘縣大窩凼的喀斯特洼坑中，銀色的“中國(guó)天眼”仍在探視宇宙，但在“中國(guó)天眼”之父南仁東的房間里，時(shí)間卻停住了腳步。9月15日，南仁東因病在美國(guó)去世，這位率先提出在中國(guó)建設(shè)新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”，并在十多年間，走遍貴州許多窩凼，選出理想臺(tái)址，又用近十年時(shí)間跑遍工程現(xiàn)場(chǎng)的每個(gè)角落，罹患癌癥仍堅(jiān)守崗位的中國(guó)500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)FAST）工程的發(fā)起者及奠基人，倒在了“中國(guó)天眼”建成而尚未正式啟用的時(shí)刻。時(shí)年72歲的南仁東，生命在欣慰與遺憾中戛然而止，留在中國(guó)大地上的是世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。

群山之中的FAST工程 新華社發(fā)

“20多年只做這一件事”

“咱們也建一個(gè)吧。”1993年，獲悉科學(xué)家們?cè)谌毡緰|京的國(guó)際無(wú)線(xiàn)電科學(xué)聯(lián)盟大會(huì)上提出，要在全球電波環(huán)境繼續(xù)惡化之前，接收更多來(lái)自外太空的信息，建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”時(shí)，南仁東做出了這個(gè)決定，這讓“南仁東”這三個(gè)字，從此與FAST這個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡密不可分。

隨意翻開(kāi)一本世界科技史著作，射電天文學(xué)都是20世紀(jì)科技進(jìn)展中頗為重要的章節(jié)之一。20世紀(jì)60年代四大天文發(fā)現(xiàn)——宇宙微波背景輻射、類(lèi)星體、脈沖星和星際分子，它們分別為大爆炸宇宙論提供支持、讓人們重新思考紅移的本質(zhì)，更進(jìn)一步了解宇宙的物理本質(zhì)和更深入了解宇宙間生命發(fā)生的適宜條件——這四大發(fā)現(xiàn)都是利用射電望遠(yuǎn)鏡才得以進(jìn)行觀測(cè)的。

在這些窮宇宙之邊際的探索中，射電望遠(yuǎn)鏡功不可沒(méi)。自那以后，世界各國(guó)開(kāi)始建造更大口徑、更靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡來(lái)破解更多來(lái)自宇宙的秘密。

作為一名天文學(xué)家，南仁東不可能不知曉這段天文史。正因如此，24年前，時(shí)任中國(guó)科學(xué)院北京天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)的南仁東，便敏銳地抓住了契機(jī)，提出：“在中國(guó)境內(nèi)建造直徑500米、世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。”

當(dāng)時(shí)，我國(guó)最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑只有30米，從30米到500米，這是個(gè)太大膽的設(shè)想，看好的人寥寥無(wú)幾——建設(shè)這樣大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡已不僅是一個(gè)嚴(yán)密的科學(xué)工程，還是一個(gè)難度巨大的建設(shè)工程，涉及天文學(xué)、力學(xué)、機(jī)械工程、結(jié)構(gòu)工程、電子學(xué)、測(cè)量與控制工程，甚至巖土工程等各個(gè)領(lǐng)域，且工程從紙面設(shè)計(jì)到實(shí)際建造和運(yùn)行，有著十萬(wàn)八千里的距離。

“是否有合適的地方？施工難度怎么克服？”這是當(dāng)時(shí)人們最為普遍的質(zhì)疑。但南仁東認(rèn)準(zhǔn)了這件事。從1994年開(kāi)始，年近50歲的南仁東開(kāi)始主持國(guó)際大射電望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃的中國(guó)推進(jìn)工作。他大膽提出，利用我國(guó)貴州省的喀斯特洼地作為望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址，建設(shè)巨型球面望遠(yuǎn)鏡作為國(guó)際平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）的單元，并立即啟動(dòng)貴州選址工作。

“為了選址，南老師當(dāng)時(shí)幾乎踏遍了那里的所有洼地。”南仁東的學(xué)生、FAST工程接收機(jī)與終端系統(tǒng)高級(jí)工程師甘恒謙回憶，當(dāng)時(shí)，南仁東帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖，跋涉在中國(guó)西南的大山里，“有的荒山野嶺連條小路也沒(méi)有，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民走著都費(fèi)勁”。

訪山歸來(lái)，南仁東心里有了底，正式提出利用喀斯特洼地建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想。經(jīng)過(guò)多年的論證，2007年7月，F(xiàn)AST作為“十一五”重大科學(xué)裝置正式被國(guó)家批準(zhǔn)立項(xiàng)；2008年，國(guó)家發(fā)改委批復(fù)了FAST的可行性研究報(bào)告；2009年，中科院和貴州省人民政府聯(lián)合批復(fù)了FAST項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)及概算。

2016年9月25日，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）竣工，最終建成的FAST擁有500米的口徑、相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)的接收面積。如果在國(guó)際上做一個(gè)橫向比較，F(xiàn)AST與號(hào)稱(chēng)“地面最大的機(jī)器”的德國(guó)波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，靈敏度提高約10倍；比排在“阿波羅”登月之前、被評(píng)為人類(lèi)20世紀(jì)十大工程之首的美國(guó)“阿雷西博”305米望遠(yuǎn)鏡，綜合性能提高約10倍。建造FAST的“窩凼”——幾百米的山洼被四面的山體環(huán)繞，正好擋住外面的電磁波。這個(gè)世界第一大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，可以觀測(cè)脈沖星、中性氫、黑洞等等這些宇宙形成時(shí)期的信息，以及捕捉來(lái)自外星生命的信號(hào)。

從1994年開(kāi)始主持FAST項(xiàng)目的選址、立項(xiàng)、可行性研究及初步設(shè)計(jì)，主編科學(xué)目標(biāo)，指導(dǎo)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及其模型試驗(yàn)，歷經(jīng)22年，南仁東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)最終建成了“中國(guó)天眼”。“南老師這20多年只做了這一件事。”他的同事和學(xué)生們說(shuō)。在這8000多個(gè)殫精竭慮的日子里，南仁東帶領(lǐng)老中青三代科技工作者克服了不可想象的困難，實(shí)現(xiàn)了由跟蹤模仿到集成創(chuàng)新的跨越。“南老師推動(dòng)了世界獨(dú)一無(wú)二的項(xiàng)目。”FAST項(xiàng)目副總工程師李菂說(shuō)：“他的執(zhí)著和直率最讓人佩服。”

“造不好，怎么對(duì)得起人家？”

留著八字胡、目光凌厲，“一看就是‘頭兒’”，這是姜鵬對(duì)南仁東的第一印象。在成為南仁東的助理，熟知他的過(guò)往經(jīng)歷后，F(xiàn)AST工程調(diào)試組組長(zhǎng)、研究員姜鵬覺(jué)得“他的人生充滿(mǎn)的是調(diào)皮、義氣、玩世不恭，甚至有些搗蛋”。

身材瘦小的南仁東的確是個(gè)“傳奇”。他于1945年出生在遼源市龍山區(qū)，1963年，南仁東以高考平均98.6分（百分制）的優(yōu)異成績(jī)成為“吉林省理科狀元”，并考入清華大學(xué)無(wú)線(xiàn)電系，是當(dāng)?shù)?0年間唯一考入清華大學(xué)的高才生。根據(jù)他的老友，F(xiàn)AST工程顧問(wèn)、高級(jí)工程師斯可克回憶，畢業(yè)后，他倆在吉林通化無(wú)線(xiàn)電廠開(kāi)模具，南仁東從沖壓、鈑金、電鍍等“粗活”到土建水利樣樣都學(xué)，更帶領(lǐng)技術(shù)員們生產(chǎn)出中國(guó)第一代電子計(jì)算器。但在選擇碩士專(zhuān)業(yè)的時(shí)候，南仁東卻不按常理出牌，他考取的是中國(guó)科學(xué)院的天文學(xué)研究生，跨入了與此前專(zhuān)業(yè)差異很大的天文領(lǐng)域，并“一發(fā)不可收拾”。

20世紀(jì)，無(wú)線(xiàn)電波打開(kāi)了現(xiàn)代天文觀測(cè)在不可見(jiàn)光領(lǐng)域的“窗口”，能夠接收來(lái)自宇宙的電磁信號(hào)的優(yōu)良觀測(cè)設(shè)備就成為在這一領(lǐng)域一決高下的“利器”。南仁東深知要讓中國(guó)的天文觀測(cè)重回世界高地，建造大型觀測(cè)設(shè)備是當(dāng)務(wù)之急。

“感官安寧，萬(wàn)籟無(wú)聲。美麗的宇宙太空以它的神秘和絢麗，召喚我們踏過(guò)平庸，進(jìn)入它無(wú)垠的廣袤。”南仁東以這句話(huà)表達(dá)了他對(duì)星空的追求。“別人都有自己的大設(shè)備，我們沒(méi)有，我挺想試一試。”他說(shuō)，他心中最大的夢(mèng)想，就是把大窩凼變成一個(gè)現(xiàn)代機(jī)械美感與自然環(huán)境完美契合的天文觀測(cè)奇跡。

為了推動(dòng)立項(xiàng)，他成了“推銷(xiāo)員”，設(shè)法參加國(guó)際會(huì)議，逢人就推銷(xiāo)項(xiàng)目。“我開(kāi)始拍全世界的馬屁，讓全世界來(lái)支持我們。”南仁東曾這樣自嘲。為了尋求技術(shù)上的合作，南仁東北上哈爾濱工業(yè)大學(xué)，南下同濟(jì)大學(xué)，繼而奔赴西安電子科技大學(xué)。

終于爭(zhēng)取到立項(xiàng)，南仁東的反應(yīng)卻不是欣喜若狂。從2011年開(kāi)工令下達(dá)起，在5年半的工程建設(shè)過(guò)程中，先后150多家國(guó)內(nèi)企業(yè)、20余家科研單位、數(shù)千人的施工隊(duì)伍相繼投入FAST建設(shè)，這么大的射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)，關(guān)鍵技術(shù)無(wú)先例可循、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境非常復(fù)雜，工程的艱難程度遠(yuǎn)超出想象?？上攵?，南仁東肩上的擔(dān)子，壓得很重。

在2010年，F(xiàn)AST曾遇到建造以來(lái)的一場(chǎng)近乎災(zāi)難性的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)姜鵬回憶，2010年，他們對(duì)買(mǎi)自知名企業(yè)的十余根鋼索結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)，結(jié)果全部以失敗告終，沒(méi)有一例能滿(mǎn)足FAST的使用要求。當(dāng)時(shí)，臺(tái)址開(kāi)挖工程已經(jīng)開(kāi)始，設(shè)備基礎(chǔ)工程迫在眉睫，可由于購(gòu)買(mǎi)的材料達(dá)不到工程要求，反射面的結(jié)構(gòu)形式遲遲定不下來(lái)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，南仁東提出用彈簧作為彈性變形的載體，來(lái)解決鋼索疲勞問(wèn)題。在姜鵬看來(lái)，這有些異想天開(kāi)。“在我看來(lái)真有點(diǎn)天馬行空，不可思議。”姜鵬說(shuō)，“但他就是希望大家能發(fā)散思維。”

然而，用彈簧仍然是行不通的。在姜鵬最后一次向南仁東論述了彈簧方案不可行之后，他清晰地記得，空曠的會(huì)議室里，南仁東背著手站在黑板前，盯著那草圖，“像一個(gè)無(wú)助的孩子。”姜鵬說(shuō)：“我當(dāng)時(shí)很難理解，這樣的大科學(xué)家也會(huì)手足無(wú)措。”但他很快就明白南仁東的壓力之大。“他寢食難安，天天與我們技術(shù)人員溝通，想方設(shè)法在工藝、材料等方面尋找解決途徑，他背負(fù)的責(zé)任太重了”。

盡管失敗帶來(lái)了打擊，但放棄卻絕不是科學(xué)家的選擇。“造不好，怎么對(duì)得起人家？”“國(guó)家投了那么多錢(qián)，國(guó)際上又有人說(shuō)你在吹牛皮，我就得負(fù)點(diǎn)責(zé)任。”這樣的話(huà)掛在南仁東嘴邊。南仁東決定轉(zhuǎn)向鋼索的研制，整個(gè)研制工作接近兩年，經(jīng)歷了近百次失敗。幾乎每一次，南仁東都親臨現(xiàn)場(chǎng)，溝通改進(jìn)措施。最終，研制出滿(mǎn)足FAST要求的鋼索結(jié)構(gòu)，讓FAST渡過(guò)了難關(guān)。

在長(zhǎng)達(dá)14年的預(yù)研究和建設(shè)過(guò)程中，南仁東主持FAST科學(xué)目標(biāo)，指導(dǎo)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及模型試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了三項(xiàng)自主創(chuàng)新：利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址；洼坑內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成500米口徑球冠狀主動(dòng)反射面；采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度定位。突破了一系列技術(shù)難題，發(fā)明了500MPa耐疲勞拉索，突破了高效握拔力錨固技術(shù)、大跨度索網(wǎng)安裝和精度控制等難題；提出通過(guò)“水環(huán)”和運(yùn)動(dòng)配重?cái)U(kuò)大焦艙的運(yùn)動(dòng)空間同時(shí)增加系統(tǒng)阻尼的設(shè)計(jì)。

2011年9月18日，大窩凼現(xiàn)場(chǎng)，南仁東與施工人員交流。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)提供

“懂無(wú)線(xiàn)電、焊接、機(jī)械的天文學(xué)家”

有人說(shuō)，F(xiàn)AST成就了南仁東。但實(shí)際上，早在FAST之前，南仁東就已經(jīng)是著名的天文學(xué)家。1984年，南仁東使用國(guó)際甚長(zhǎng)基線(xiàn)網(wǎng)對(duì)活動(dòng)星系核進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)研究，在這一領(lǐng)域的早期發(fā)展階段，主持完成歐洲及全球網(wǎng)10余次觀測(cè)，首次在國(guó)際上應(yīng)用VLBI“快照”模式，取得豐富的天體物理成果；VLBI混合成圖達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際最高動(dòng)態(tài)范圍水平，使20世紀(jì)80年代國(guó)內(nèi)進(jìn)行VLBI數(shù)據(jù)分析成為可能。

他在日本作客座教授期間，幫助日本空間甚長(zhǎng)基線(xiàn)干涉天文臺(tái)項(xiàng)目解決衛(wèi)星-地面VLBI的成圖難題。多年的突出成果得到國(guó)際同行贊譽(yù)和認(rèn)可，他于2006年被國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)射電天文分部選為主席。

后來(lái)，南仁東放棄國(guó)外的優(yōu)渥條件，回國(guó)挑起天文事業(yè)重?fù)?dān)。

“南老師曾說(shuō)過(guò)，作為一個(gè)科研工作者，一生之中能參與大項(xiàng)目的機(jī)會(huì)難能可貴。這既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。”從2001年開(kāi)始參與FAST項(xiàng)目的國(guó)家天文臺(tái)研究員張海燕說(shuō)。如今再憶前期艱難，以及南老師不斷鼓勵(lì)大伙團(tuán)結(jié)一心的情景，她泣不成聲。

從FAST項(xiàng)目開(kāi)始至今，南仁東一直任首席科學(xué)家，通過(guò)國(guó)內(nèi)外同行間的合作，主持編寫(xiě)了FAST立項(xiàng)建議書(shū)，確定了中性氫、脈沖星、分子譜線(xiàn)、VLBI和地外智慧文明搜尋等5大科學(xué)內(nèi)容。FAST具有高靈敏度和大天區(qū)覆蓋，有利于發(fā)現(xiàn)更多罕見(jiàn)品種的脈沖星。中性氫與脈沖星巡視被國(guó)際天文界評(píng)審為FAST兩個(gè)最高優(yōu)先級(jí)科學(xué)目標(biāo)。

2012年，F(xiàn)AST973項(xiàng)目正式啟動(dòng)，作為資深咨詢(xún)專(zhuān)家，南仁東指導(dǎo)FAST973項(xiàng)目“射電波段的前沿天體物理課題及FAST早期科學(xué)研究”的立項(xiàng)及組織實(shí)施；確立了FAST實(shí)現(xiàn)世界首個(gè)漂移掃描多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天的原創(chuàng)科學(xué)策略；提出調(diào)試階段全波段監(jiān)測(cè)蟹狀星云脈沖星的優(yōu)先觀測(cè)計(jì)劃；建議了用于望遠(yuǎn)鏡調(diào)整期及早期試觀測(cè)的單波束和多波束接收機(jī)，前者已投入試觀測(cè)。

在國(guó)家天文臺(tái)FAST工程副經(jīng)理、辦公室主任張蜀新眼里，南仁東不只是個(gè)天文學(xué)家，他還精通巖土、焊接、機(jī)械、工程管理。在審核危巖和崩塌體治理、支護(hù)方案時(shí)，不懂巖土工程的南仁東，用了一個(gè)月的時(shí)間學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，對(duì)方案中的每一張圖紙都仔細(xì)審核、反復(fù)計(jì)算，指出方案中的錯(cuò)誤，提出了大量的寶貴意見(jiàn)。“他是個(gè)天文學(xué)家，但為了FAST，他把自己練成了通才，拿起電焊能焊得有模有樣，給機(jī)械專(zhuān)家提點(diǎn)問(wèn)題也總在點(diǎn)子上。”張蜀新說(shuō)。

據(jù)FAST工程饋源支撐系統(tǒng)副總工潘高峰回憶，在臺(tái)址勘察期間，為了更清晰地了解現(xiàn)場(chǎng)，掌握第一手資料，制定正確的危巖治理方案，65歲的南仁東和年輕人一起，在沒(méi)有路的大山里攀爬。在去陡峭山頂時(shí)，大家勸他在山下等著，看完結(jié)果向他匯報(bào)，他卻堅(jiān)持：“我要和你們一起上去，看看實(shí)際的情況。”

多年來(lái)，F(xiàn)AST項(xiàng)目成為享譽(yù)世界的超級(jí)大工程，其創(chuàng)新技術(shù)得到了各方認(rèn)可，獲得了各種獎(jiǎng)勵(lì)，如創(chuàng)新的索網(wǎng)技術(shù)成果獲2015年鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、2016年廣西技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)和2016年北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。但屬于南仁東個(gè)人的榮譽(yù)卻只有“CCTV2016年度科技創(chuàng)新人物”“2016中國(guó)科學(xué)年度新聞人物”“2017年全國(guó)創(chuàng)新?tīng)?zhēng)先獎(jiǎng)?wù)?rdquo;寥寥幾項(xiàng)。

他對(duì)名利淡漠，卻對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工人和貧困地區(qū)的孩子十分上心。他曾給來(lái)自云南的工人買(mǎi)運(yùn)動(dòng)服，還常帶些瓜果與工人們分享。每次晚飯后，他都會(huì)到工人的工棚坐坐，“端起工人吃飯的碗就喝水”。他的記憶力極好，幾乎知道每個(gè)工人的名字、工種、收入情況，“還知道一些他們家里的瑣事”。張蜀新說(shuō)，南仁東看到了當(dāng)?shù)厝松畹钠D苦，了解當(dāng)?shù)匦『⒆由蠈W(xué)的不易，于是他出資捐助十余位兒童上學(xué)。時(shí)至今日，仍有受資助的學(xué)生給他寫(xiě)信。

在南仁東逝世時(shí)，留下遺愿，喪事從簡(jiǎn)，不舉行追悼?jī)x式。他驟然離世，留下無(wú)數(shù)寄望，目前，F(xiàn)AST項(xiàng)目還在緊張調(diào)試，“要讓FAST早出突破性成果，以慰藉南先生在天之靈。”他的同事和學(xué)生們說(shuō)。