追寻贵州无线电人在FAST建设中的足迹 为“天眼”护航
王淑宜
这是一群心怀理想的人。
二十多年前,他们肩负祖国交予的使命,带着起初并不符合“标准”的设备,走进苍莽大山,寻找最符合标准,最适合安装天文望远镜的理想位置。
大山承载了他们的光荣和梦想。
平塘,大窝凼。他们数次进山,对环境数次监测,形成了权威报告。最后经科学研究决定,大射电的“家”就安在那里。如今,“天眼”开了,人类和宇宙的距离又近了一步。他们肩上的担子更重了。
无线电磁环境,这个人们感到陌生而又觉遥远的词,饱含他们的艰辛和努力。
上世纪九十年代初,当世界天文学家提出一个新的天文望远镜项目时,各国给出了实现方案。在中国方案里,贵州是项目落地首选。但是项目选址,前期需要进行大量无线电磁环境监测,这项工作,落在了我省无线电人头上。
对大射电进行无线电磁环境监测,当时在全国并无任何先例可循。任务来了,没有号角,不求回报,他们扛起设备,一头扎进深山。
20多年的时间,他们把挑战变成机会,把劣势变为优势,不仅出色地完成工作任务,还在此后作为技术尖兵,代表国家走出国门执行新的使命。
他们身上,充盈着勇于吃苦的拼搏气质,坚持把手中的事情进行到底,坚持让思路开花结果,用坚韧啃下一项项“硬骨头”,赢得事业的“豁然开朗”。
1992年,一个叫“一平方公里阵(SKA)”的天文望远镜项目,让全世界科学家热议。这是包括我国科学家在内的10个国家,联合提出的国际科学项目。
项目提出后,多国给出了实现方案。中国提出的方案,令世界瞩目。
按照方案,我国将依托我省喀斯特地貌现有洼地地形,建设一个名叫“FAST”(500米口径球面射电望远镜,简称大射电)的项目。
为什么会选择我省?
一是,地貌特点符合建设需要。喀斯特地貌,其洼地造型不仅能为大射电的碗状外形,提供现成建设条件,同时其天生具有“漏水”性,可避免设备周围大量积水。
二是除了地形,大射电有一个近乎苛刻的要求,周边一定区域内,必须有足够干净的无线电磁环境。
相当于30个足球场大的大射电,就像一只庞大而灵敏的耳朵,通过接收无线电波,探索宇宙深处的奥秘。
生活中,小如手机,大到飞机等设备,都会发出无线电波,这意味着,它们都会对大射电产生干扰。
人口少、地形独特、电磁干扰少的地方,成为预选点。但是,并非肉眼看着“干净”的荒野就拥有足够干净的电磁环境。为了满足大射电的建设需要,必须对预选地址进行长期、持续、反复的无线电监测。
作为目前世界最大天文工程,FAST项目由我国自主投资完成,投资额近12亿元,是我国贡献给世界的大国担当。
“FAST搜集到的数据,供全世界所有科学家共享。可以说,这个项目虽然建在中国,却属于世界。”
偌大个贵州,哪里才是最适合大射电安家的地方?
FAST对无线电磁环境的要求是“硬条件”。建设前期,需对所有预选地址进行无线电磁环境系统性监测,建设过程中,需持续、定期监测,FAST建成后,监测工作得24小时不间断。
无线电磁环境一旦受干扰,FAST通过无线电波“观测”到的数据将失去价值。这意味着,只要FAST还运行,监测工作就不能停。
肩负国家使命,1996年起,我省无线电人走遍山山水水,普查了几十个100米直径以上洼地的电磁环境,并对普定尚家冲、平塘大窝凼等500米直径以上的洼地进行重点监测。
2003年7月,国家天文台将大射电电磁环境的测试任务,委托给我省无线电管理局完成,这意味着监测任务比前期更加深入,全面。我省成立大射电监测组,测试工作于2003年12月10日正式展开。
大射电电磁环境测试任务,标准来自国际SKA选址委员会。该标准对测试灵敏度、频带要求高,测试时间长。每个预选地点,需进行反复测试,数据要包括四季,每一轮,至少要有长达20天的24小时不间断监测。
怎么达到标准?
测试时间长不怕,如何提高测试设备灵敏度,成为横亘在眼前的技术难题。
日常监测设备主要针对通讯进行监测,大射电的电磁环境监测是一个新课题。在当时,全国从未有过按国际标准进行测试的案例,也没有这样的针对性设备,在国内找不到可学对象,也找不到符合SKA标准的现有设备。任务来了,再硬的骨头也得啃下。
经过对监测协议和文件的认真研究,结合十几年从事无线电监测工作的实际经验,按照国际选址委员会的要求,监测组制订了一套完整的监测方案。
扛着并不太符合标准的简易设备,组员一头扎进巍巍深山。
功夫不负有心人,随着监测工作的不断深入,监测组对项目有了新认识。一连串喜人成绩在不断研究、摸索中萌芽。
2006年3月,监测组向国际射电天文学家、国际无线电专家提交了监测报告,得到国际专家的赞许和认同。监测成果发表在 《Experimental Astronomy》(天文学实验)杂志上。
2005年7月,监测组成功完成大射电监测系统改造,改造后的系统性能有了很大提高,实现24小时不间断自动监测,数据采集可靠性强,实时性高。
这套系统至今仍是全国唯一一套符合国际标准的大射电监测系统,因为由我省无线电监测技术人员自主研发,该套系统为国家节约资金76万元。
大射电在我省安家,我省无线电管理系统从立法、建监测站、每月定期监测保护、严格执法等方面,全面为大射电护航。
从选定地址开始,大射电的“家”就受到无线电人的严格保护。加强立法建设,推动出台《贵州省500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法》,划定了宁静区,对核心区和协调区针对性保护,奠定了执法基础和依据。正在望远镜核心区域建固定保护性监测站,将与省无线电监测中心联网运行,对大射电实施全天候保护性监测,适时分析掌握电磁环境,防止干扰。开展每月一次定期监测,每次不间断监测2-3天,积累电磁环境数据,同时开展不定期巡查,确保万无一失。严格执法,根据《宁静区保护办法》,依法清理宁静区无线电台站,坚决取缔核心区设台,严厉打击非法设台。实际工作中,组织专家对周边机场、水电站、输变电建设进行电磁环境分析论证,为地方政府决策提供科学依据。特别是平塘一罗甸高速公路建设上,省无线电管理局组织专家,提出路线优化及消除干扰的意见,进一步保证大射电电磁安全。
目前,大射电无线电监测性保护站,正在离大射电不远的地方加紧施工,建成后,将24小时不间断为大射电护航。
他们在大山里,秉持着韧劲和执着,用“一辈子、一件事、一个工程”的专注和坚持,把一张张蓝图,坚实地描绘在大地上。
监测组组员雷磊的电脑里,保存着一组他们在“大窝凼”搭帐扎营的照片。令人过目难忘的,是照片里一个个倔强的身影。
一辆监测车旁,一个组员踮着脚用双手扶着监测用的天线。拍照的日子,应该是冬天,因为棉服穿在身上,撑着杆子的背影看起来有些笨拙,高举的双手已经泛红。
一块用棍子支撑着的塑料薄膜下,有淡淡的炊烟飘出,支起的大锅下面,燃烧的柴火蹿出高高的火苗。这个四面迎风的场所,是他们的厨房。
一堆石砾上,一个蓄着胡子的组员拿着一块面包,盘腿而坐,他的双脚已经被黄土厚而扎实地覆盖了满满一层,实在看不见鞋子的模样。
……
由于前期监测设备自动化程度不高,全部都得靠人工操作。监测工作十分枯燥,生活也十分寂寞。监测组的所有同志没有畏惧退缩,而是互相鼓励,在艰苦的环境中磨练意志。
进入大窝凼,有8公里狭窄泥路。遇到下雨天,车子无法行驶,组员在窝窝里困上四五天是常有的事。从监测组驻地往山下走,来回一个半小时左右,是金科村,这是离大窝凼最近的人家。
老乡们并不太明白“无线电”是什么,但看见组员们的条件艰苦,就自发用蓝白红相间的塑料膜,在监测车旁为他们搭了一个简易厨房。这群无线电人把老乡的热情,放到了心里。大山深处,充满了清冷和寂寞,但想到未来“天眼”睁开的热闹和喜庆,这点坚持又算什么呢?
一份权威的监测数据,离不开一年四季的坚持和日日夜夜不停歇的守候。
监测电磁环境需要24小时不间断,每一班次需击打鼠标上万次。每一轮进山监测,至少有四个组员。两人看白天,两人守黑夜。
夜晚的时间很难熬。大窝凼的夜又特别黑,到了晚上,监测车的照明设备是深山里唯一的光亮。即便几个大男人待在一起,也不免感到害怕。到了冬天,寒风刺骨,守夜就更难了。
白天也并不好过。守夜的人补瞌睡,常常被透过帐篷射进来的阳光弄得睡不着。
饮用水,是最大的问题。晴天,可以开车下山拉水,遇到雨天车辆无法进出,只能喝雨水解渴。山里的水全是红线虫,那也没办法,只能靠沉淀,煮开。
想吃肉时,组员们就跟老乡买鸡。集镇太远,那是监测组在大窝凼唯一吃到的一种美味。
每年5月下旬,到了梅雨季节,一觉醒来发现自己睡在水里也是常有的事。
组员雷磊身患胃炎,大山里的饮食条件实在没法满足这样的病,只能有什么吃什么。一天半夜,胃病又犯了,实在痛得不行,兄弟们只能赶紧点火,烧了热水,用保温瓶装着,给雷磊捂着。
组长孙健民,几年里,没有落下一轮监测工作。一次,监测工作进行了20多天,回到家,来不及刮胡子,他就兴奋地跑到幼儿园。孩子第一次看见爸爸留了一脸胡子,怯生生地说:“爸爸,我不认识你了。”孙建明心里一紧,一股热流涌上心头。
一天,组员们请拖拉机拉煤到大窝凼,此时不巧,车赶到就下起了大雨。雨连着下了好几天,拖拉机无法行驶,困在大窝凼的老乡,和组员待了两天就坚持不住了:“吃喝也困难,手机也不能用,一点娱乐消遣的都没得。”顶着雨,司机硬是一个人走下了山。几天后雨停了,他才回到大窝凼把拖拉机开走。
一次,国家天文台的博士到大窝凼参与监测,待了一天,一个个数下来,右手臂被蚊虫叮咬了150多个包。博士感叹:“在深山里坚持,不容易啊。”
看似寻常最奇崛,成如容易却艰辛。2003年12月至2006年2月,大射电监测组先后完成在预选站址平塘县大窝凼监测12轮次,普定县尚家冲监测2轮次,兴义市深凹塘监测1轮次,北京密云天文观测站监测2轮次,共计17轮次,每一轮次监测需要二十天。在两年的时间里,野外工作时间长达将近一年。
他们是技术创新的弄潮儿。站在时代的高度,用新知识、新经验、新工具去处理问题、解决难题,在山重水复中找到柳暗花明,闪耀出登高望远的创新荣光。
在为大射电寻找“家”的过程中,监测组一边在野外测试,一边专于研发,不断调试监测设备。
创新之花结出累累硕果。2005年7月,国际SKA项目办公室派出国际SKA监测组,在平塘县大窝凼,按国际监测协议作了1轮电磁环境监测。
似乎对“贵州制造”没有信心,国际专家专门将我省制造的监测设备与国际监测设备,作了交叉比对测试。
测试结果显示:我省自动监测系统满足国际SKA监测协议规定的技术条件!贵州对SKA无线电监测结果真实有效,可以满足国际SKA选址的需要。
创新之花结出累累硕果。2012年,我国与阿根廷合作,欲在阿根廷兴建射电望远镜,这是科技部国际合作重大专项支持项目。该射电望远镜,也是我国在国外设置的第一个大口径射电天文全实面望远镜。具有重要的国际影响和战略意义。
此时,拥有丰富监测经验和高效监测设备的贵州无线电人,成为祖国打出的一张“技术王牌”。在该类项目上,成为全国唯一一个走出国门,参与国际监测合作的省级单位。
2012年4月23日,我省无线电人忙碌的身影,出现在阿根廷圣胡安省的蔚蓝天空下。
当天,我省赴阿根廷电磁环境测试工作小组成员到达阿根廷圣胡安省以后,仅经过几个小时的短暂休息,便克服时差和对气候的不适立即投入紧张的工作中。
仅用了一周的时间,他们就顺利完成了设备检测和对前期5个预选台址的场地勘察比较工作,并初步选定其中3个候选台址进行电磁波环境测试。
阿根廷当地时间4月28日,测试小组抵达第一测试点,正式开始电磁波环境测试工作。
该点位于距圣胡安市区约80公里的一个峡谷地带,因常年干旱少雨,地表植被稀少,仅有仙人球、仙人掌和低矮耐旱植物,地貌呈碎石戈壁状。
4月,正值阿根廷初冬季节,昼夜温差大,白天阳光强烈,气温可达15摄氏度左右,夜间气温则下降至3-5摄氏度,十分寒冷。由于地质环境所限,峡谷荒无人烟,无水、无电、无通信,工作环境相当恶劣。
凭借在贵州家乡野外监测积累的工作经验,住帐篷,吃干粮,忍寒冷,凭着顽强的毅力和执着追求,组员们坚持每天24小时不间断测试。
这种精神甚至感动了一起工作的国家天文台CART项目组和圣胡安大学OAFA天文台的工作人员,并得到他们的高度赞许:“这种一丝不苟的工作作风和乐于吃苦的敬业精神,正是多年形成的贵州无线电人精神的真实写照。”
异国他乡,工作虽苦,机会却并不是每个人都能获得的。戈壁的夜晚,星云密布,组员们开玩笑说:“星星太多了,有密集恐惧症的人,大晚上看到还是挺害怕的。”
他们知道,地处南半球的阿根廷和位于北半球的中国,看到的星体并不一样。北边,有祖国,有家,还有等待他们继续为之护航的全球最大射电望远镜。
前方海阔天高,他们仍在路上。
为大射电寻找“家”的担子,扛在了我省无线电人肩上,再硬的骨头也要啃下
奉献
权威的监测数据,离不开一年四季日日夜夜不停歇的守候,再艰苦的环境也要挺住
引航
创新之花结出累累硕果,贵州无线电人成为全国首屈一指参与国际监测合作的“地方队”
