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于高原和林海逐梦深空

作者:leyu乐鱼在线登录入口    来源:乐鱼官网在线登录    发布时间:2024-12-28 14:33:29

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  在西藏日喀则海拔4100米的高原上、吉林长白山的茫茫林海间,两台银白色的巨型射电望远镜拔地而起。夜幕降临后,它们显得很壮观,静静等待来自深空的信号。

  这两台40米口径射电望远镜由中国科学院上海天文台统筹建设,于12月底宣告落成,并具备初步观测能力,成为助力大国探索神秘宇宙之利器。

  从筹备、考察,到选址、建设,这是一场长达6年的攻坚。以服务国家战略需求、抢占科技制高点为使命担当,上海天文台一线团队用实际行动展现了迎难而上的科学家精神。

  射电望远镜是探测宇宙中无线电波的设备。“相比于已有数百年历史的光学望远镜,射电望远镜很‘年轻’,但成果非常丰硕。”上海天文台正高级工程师、长白山站项目负责人李斌告诉《中国科学报》。

  甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,简称VLBI)技术则是射电天文学的皇冠明珠——用多台位于不同地点的射电望远镜同时观测同一目标,极大的提升了分辨率与定位精度。

  此前,我国VLBI网已形成“四站一中心”的格局,分别是:上海、北京、云南昆明与新疆乌鲁木齐四个台站和上海数据处理中心。然而,现有观测网已不足以满足后续深空探测规划,需进行升级。

  上海天文台正高级工程师、日喀则站项目负责人王锦清介绍道,升级的一个重要考量就是拉长基线,即望远镜之间的距离。“根据我们国家版图特点,再在东北部和西南部各建一台望远镜,是最优的选择。”王锦清说。

  从2018年开始,上海天文台组织专家团队对全国多个候选站点进行实地踏勘,对当地的地质条件、电磁环境和气候特点一一评估。最终,西藏日喀则和吉林长白山“脱颖而出”。

  “这两个地方有得天独厚的优势。”王锦清和李斌解释道,“日喀则位于高海拔地区,大气稀薄,电磁环境干净,很适合射电观测;长白山高度适宜,四周森林密布,且纬度合适,靠近我国版图东侧,是理想的东北部选址。”

  据介绍,这两个新台站的落成将把我国VLBI网的基线公里,中国VLBI网将从目前“四站一中心”的单网扩展为“六站一中心”两个子网,从而更好地满足地月空间VLBI试验、嫦娥七号需求,为后续多个月球与行星科学探测任务保驾护航。

  日喀则观测站位于西藏自治区日喀则市西侧,距离市区约35公里,横跨桑珠孜区与萨迦县。

  初到站址时,摆在日喀则站队员面前的是一片寥无人烟的荒芜土地——这里没有水,没有电,没有网络通信,晚上也没有住处。在开始望远镜建设前,首先要建起基础设施,可谓真正的“从零开始”。

  与此同时,队员们要克服“极限”的身体挑战。据队员唐英傲讲述,这里稀薄的氧气使大家心跳加速、甚至头晕,夜晚难以入眠;空气中水分含量很低,鼻腔干燥到流血是常事;强烈的紫外线让皮肤毫无招架之力,“白白净净的同事只需两个月就都晒成‘黑炭’”;而动辄20℃以上的昼夜温差,更是让高强度作业的一线人员频繁发烧、生病。

  面对这样的状况,上海天文台自筹经费进行了勘探、拉电、打井、建设气象站等工作。

  项目观测助手陆雪江介绍,为解决用水问题,他们找到专业的水井勘探队,在站址园区内选了3个地点作为预设打井点位,经多次讨论,定下在生活园区辅助用房边上打井。

  原计划打井深度为100米,但直到钻探到214米深时才有6m3/h的出水量,算是达到了指标。可经过检测后,发现水质又出了“岔子”——水中的氟超标,长时间喝会对人体造成危害。团队又经多方调研,最后使用净水设备解决氟超标问题,让在站上的同事“喝上放心水”。

  用电问题同样关键。唐英傲介绍,电力的供给是地方科技局和当地电力公司经多轮商谈,最终耗费巨资“拉”一根电缆,从几十公里外的变电站引电过来。由于西藏电网的特殊性,电缆时常停电。在停电时,大家在工地上也“没闲着”,而是将不需要电的工作赶着做完。

  基础设施建好后,随后的工程挑战接踵而至,塔基施工、天线吊装、设备调试……令陆雪江记忆犹新的事,是今年6月塔基预埋件的建设。预埋件共有48根,长度650毫米,直径56毫米。施工对精度要求极高,需要确保误差不超过1.5毫米,如此高的要求是为了能够更好的保证后续重达850吨的望远镜在塔基上平稳运行。

  为攻克这一难题,土建实施工程单位、中电39所与上海天文台反复协调,制定了实施工程的方案——使用厚度12毫米、内径5.9米、外径6.7米的模具钢板做定位安装,后续再拆除以确保预埋件的安装偏差,最后进行小尺寸调整。

  然而事与愿违,实施工程人员从未接触过如此高标准的施工,经验不够;且由于螺纹钢与圈梁的干涉,导致施工焊接空间不够。因此在开工后才发现,原定方案难以实现。

  为保质保量达成目标,现场三方人员商议,在施工中先将螺纹钢焊接在预埋螺杆上,使其加长有足够的操作空间,再将螺纹钢焊接到圈梁上,以保证预埋件的高度与垂直度,最后以十字交叉的方式将预埋螺杆与圈梁完美地连接。就这样,在不断摸索中,实施工程人员仅用两周便完成任务。

  正是由于塔基打得好,后续方位旋转平台底座的安装才分外顺利,安装人员高度评价道:“我装了那么多方位旋转平台底座,这是最顺利的一次!”

  天线主反射体的吊装则是另一场“硬仗”。上海天文台博士孙焱回忆起今年国庆节期间,正值天线主反射体吊装的重要节点,他放弃所有休息时间,提前赶往日喀则,每日奔赴施工现场盯进度,夜晚常常感到“喘不过气”而突然醒来。

  10月7日,天线吊装完成。“在那一刻,所有挑战与艰辛都是值得的。”孙焱说。

  与日喀则站不同,长白山站的主要挑战在于寒冷的气候和特殊的林地环境,其具体地址在吉林省长白山保护开发区池西区管委会马鞍山林场内。

  据李斌介绍,长白山的冬季寒冷而漫长,每到11月就开始下雪,气温降至零下30℃,将土地完全冻住,到来年4-5月才逐渐解冻。这期间,团队是无法施工的。而到了7-8月,是当地的雨季,雨水丰富,很多工程亦不适合开展。因此,每年留给建设团队的施工时间实际不足半年。

  2023年9月1日,在前期地质勘探的基础上,长白山40米口径射电望远镜正式开工。为确保2024年底完成建设,团队需要在有限的施工期限中,抓紧白天乃至夜晚的时间,牺牲周末和节假日,“废寝忘食”地赶工,紧锣密鼓地推动项目实施。

  李斌肩负统筹项目的重任,每周一,他需要在上海天文台的徐家汇园区参加台里的例会,会议一结束,便马不停蹄地赶往长白山站建设现场,周周如此,就没有休息时间。

  李斌回忆,在望远镜的建设过程中,天线大件设备的进场是关键挑战之一。但场区外的道路狭窄且年久失修,路况堪忧,根本没办法满足大件设备庞大的尺寸和沉重的重量要求。“道路的承载能力有限,设备可能在运送过程中损坏,甚至引发安全事故。”李斌说。

  针对此问题,团队共同制定了特殊的运输方案:根据天线大件设备的尺寸和重量,定制专门运输车辆并配备减震措施;另一方面,对运输路线进行多次实地勘察,提前排除障碍;并通过与有关部门协调沟通,请现场实施工程单位协助修补了多处道路坑洼,确保大件设备顺利运输到观测站。

  长白山站观测员李许龙和记者说,在刚来时,取暖设备还不全,-40℃的夜晚,他把军大衣盖在身上,但头还露在外面,“冻脑袋。”李许龙笑着说。

  自2023年起,李许龙“卷起铺盖”长期驻守项目地,从规划放线到桩基浇筑都全程参与。为在有限的时间内赶工,常常有夜间浇筑混凝土的情况,李许龙在凌晨的寒风中与工人们并肩作战。尽管家住附近镇上,他却很少回去。

  长白山站观测员、“00后小将”王淼在接受媒体采访时举起手机,向记者展示了他在站内的办公室与宿舍。在空旷的野外分布着几处简易的工棚,宿舍是两人一间,借助电热毯与电暖器取暖。

  李斌补充,观测站位于国家重点林区,四周红松、白桦森林密布,动植物资源丰富,需注意不破坏当地自然环境。

  “初次进入时,就像荒野求生,在20多米高的森林和灌木丛中,手机没信号,指南针也判断不了方向。内心还是比较忐忑的。”李斌说。

  夏天时,森林里野生动物多。他们会遇上熊、毒蛇、毒虫等。长白山站观测员张琦婧和记者说,当地易感一种叫做“森林脑炎”的病,需要打预防针。

  张琦婧是长白山站一线队员中为数不多的女性。在台站建设过程中,她展现出强大的沟通能力,负责与当地部门和施工团队的协调工作。作为一位7岁孩子的妈妈,张琦婧回忆起有一次孩子给她发了许多微信,她却一整天顾不上回复。

  “干一行,爱一行。这里虽然冷,但我们的心是热的,因为我们大家都知道这是一项有意义的事业。”张琦婧笑着说。

  值得一提的是,射电望远镜采用了整体保温技术,主反射体背架用保温材料包裹,在美观的同时,确保其在东北的严寒环境中正常运行。

  在两新站建设过程中,上海天文台党委从始至终坚持党建与科研同谋划、同部署、同推进、同落实,指导并建立了VLBI野外建站党员突击队,紧密围绕抢占科技制高点核心任务,为提升我国的射电测量和深空探测能力、满足探月工程VLBI测定轨任务等国家重大任务,凝聚起“砥砺前行,突击有力,建站必胜”的决心。

  同时,党委承担起了建站“大后方”保障职责,协调联系当地政府和科技局,协助操办开工仪式、中期检查和吊装仪式等。对于高原出差的需要注意的几点,党组织格外的重视,举办了网上科普讲座,协调当地医院绿色通道与药物配置等。党组织还深入贯彻上级指示精神,开展主题党日活动,加强党员日常教育,让突击队成员们将做“国家事”、担“国家责”与个人的科研志向紧密融合,到艰苦地区创业奋斗,让整个队伍“能打仗、打硬仗”。

  日喀则与长白山新台站的建设,是对党员突击队和科研人员意志品质的一次淬炼,他们用行动诠释了“服务国家、无私奉献”的科研使命。

  王锦清讲述道,自己本不是党员,但在这几年野外台站建设过程中,他深切体会到党组织的力量和集体的智慧,“以国家需求为第一要义,把个人理想融入到国家事业中,扎根祖国边疆,为中华科技之崛起而艰苦奋斗”,带着这样的信念,王锦清在全力推进建站工作的同时申请加入党组织,今年被吸收为预备党员。

  在李斌的脑海中,始终有一面鲜红的党旗,在那些大雪封山的日子,党员突击队的旗帜给了他无限力量,“我们做了‘国家事’,就要不辱使命。”

  党员突击队队长赵融冰在照顾身患重病母亲的同时,克服心理和生理的疲惫,在望远镜现场为研制望远镜控制管理系统日夜奋战,编写软件代码上万行,实现了对探测器准确跟踪的能力。

  高级工程师吴晓静咬牙撑过一次次强烈的高原反应,还在高烧不退的状况下坚持完成日喀则站中期检查才去医院治疗。

  射电党支部委员江永琛突发腰疾,却在手术康复后第一时间申请重返现场,以实际行动践行“行胜于言,脚踏实地,撸起袖子加油干”的责任与担当。

  陆雪江在施工期间接连遭遇家人生病、去世的打击,“家里、医院、西藏三头跑”,自己也因为辛劳倒下了,被诊断出胆囊炎。他说:“愿做一颗螺丝钉,愿做一名排头兵,深深地扎下去,直直地往前冲!”

  日喀则与长白山台站建设科研团队就是这样深深扎进高原与深林。他们说,这是国家交给我们的任务,一定得完成好,“让党旗高高飘扬在我国深空探测的轨道上,祖国的探测器飞到哪里,我们的VLBI测定轨就测到哪里。”

  家国背后,是一个个平凡的科技奋斗者。正如唐英傲所言:“有些事总得有人去做,恰好我们擅长、我们喜欢,便去做了,以后也将一直做下去。”

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