中國電科SKA天線團隊： “星月”的“神話” 在他們手中創(chuàng)造
文章來源：中國電子科技集團有限公司 發(fā)布時間：2023-10-11
宇宙中的星系歷經(jīng)了怎樣的演化？地外文明是否真的存在？自古以來，人類對浩瀚宇宙的好奇與探索從未停止。而SKA（平方公里陣列射電望遠鏡）國際大科學工程或?qū)⒔o出答案。
SKA是由全球多國合資建造和運行的世界最大規(guī)模綜合孔徑射電望遠鏡，被稱作“地球巨眼”，其臺址分別位于南非及南部非洲8國、澳大利亞西部的無線電寧靜區(qū)域。建成后，總接收面積達1平方公里，相當于140個足球場的面積，將比目前最大的射電望遠鏡陣列靈敏度提高50倍，巡天速度提高1萬倍。SKA寄予著人類了解宇宙和生命奧秘的使命，探測宇宙、星系的起源和演化，尋找更多的星系，探尋孕育生命的新?lián)u籃，搜索外星生命等都是SKA未來將致力于揭示的基本問題。
9月20日上午，SKA進入建設階段以來的首臺中頻天線，在中國電科網(wǎng)絡通信研究院（中國電科54所）工程現(xiàn)場，正式吊裝。作為SKA反射面天線工作包聯(lián)盟的牽頭單位，中國電科網(wǎng)絡通信研究院聯(lián)合團隊內(nèi)部來自南非、意大利等國的科研及工業(yè)機構(gòu)，將共同完成SKA天線結(jié)構(gòu)工作包天線的建設任務。一個與國際接軌、正在快速成長并走向成熟的SKA天線團隊應運而生。
一起“追星星”的人
在美麗的原野或高聳的山峰，約三兩好友，仰望夜空掬一捧星光，是再浪漫不過的事情。而他們，就是看星星的人。只是這里并沒有“星垂平野闊”的壯觀，有的，只是一間10平米的外場小房屋。“恒星具有穩(wěn)定性，為了精準測試伺服跟蹤精度，我們選擇在夜晚至凌晨進行觀測”，SKA天線團隊伺服設計師耿旭光說。傳統(tǒng)的觀測方法不適用于SKA天線的觀測，耿旭光用類推的方法，在傳統(tǒng)觀測法的基礎上,調(diào)整為用光學望遠鏡做天線的指向標校。新方法、新設備的出現(xiàn)無疑點燃了天線團隊技術突破之路上的一盞燭火，同時也給技術人員帶來了新的挑戰(zhàn)。
“一定能搞定！”白天翻閱資料、調(diào)試研究，夜晚開始多輪測試，從太陽落山到早上五點，眼睛對屏幕必須“寸步不離”，隨時做好發(fā)現(xiàn)問題、現(xiàn)場解決問題的準備，不大的房屋里常常擠著三臺電腦三個人。“那段時間跟我們在一起的，不是家人，而是設備和星星。”耿旭光回憶說。
觀測星星，不只需要“金剛鉆”，還離不開“天公作美”。一天，太陽落山后，副總設計師楊晉蓉和耿旭光照常到達現(xiàn)場準備測試，卻發(fā)現(xiàn)云層較厚，無法正常觀測，可時間寶貴，明日何其多，哪怕有萬分之一的觀測機會，哪怕只有一小時的觀測窗口，也值得付出等待。此時正值盛夏，夜晚的天氣依舊悶熱難耐，還要時刻防備著蚊蟲的偷襲，驅(qū)蚊水用下去小半瓶每人還是被咬了一身包。直到深夜，才終于“撥開云霧”，正式開始觀測。楊晉蓉打趣道，“我們就是一個看星星的團隊，只要星星‘上線’，我們就要出現(xiàn)!”
楊晉蓉（后）耿旭光（前）正在進行光學指向測試
經(jīng)過了數(shù)月的觀測，分析處理數(shù)據(jù)、總結(jié)經(jīng)驗方法，經(jīng)過了數(shù)十次指向模型的迭代，終于振奮人心的消息出現(xiàn)了——“指向精度值達標了，這個方法可行！”楊晉蓉和耿旭光的歡呼聲響徹寂靜的夜晚，屏幕上的星星便是他們見過的最美的星星，月亮也見證了他們所有的喜悅。
7米高吊籃里的“守夜人”
“起繩子，停！再爬點兒桿”，這是在SKA天線攝影測量外場的工作人員常常聽到的一句話。攝影測量采集的數(shù)據(jù)越準確，越能確保天線的精度和靈敏度。高精度的天線攝影測量必須在較暗光線下進行，所以與大多數(shù)人的朝九晚五不同，天線工藝師程志峰的工作基本從晚上六七點鐘開始，一直持續(xù)到深夜兩點左右。而與眾不同的，不只是他的工作時間，還有他的干活地點。
程志峰正在進行高精度天線攝影測量
長18米，寬16米口徑天線的最高處，離地將近20米，高度相當于7層樓的樓頂。用吊車將吊筐架起，人站在吊筐里，一邊扶著欄桿保持平衡，一邊單手操作數(shù)字攝影測量儀器采集數(shù)據(jù)，這就是程志峰的工作“日常”。為確保測量條件，晚上開始測量時，他會關掉所有吊車燈，黑夜也顯得格外寂靜與漫長。在幾乎伸手不見五指的半空中，要精準地對天線進行攝影測量，這聽起來就不是一件易事，做起來更是難上加難，但“書讀百遍其義自見”，經(jīng)過上千次的測量，程志峰已游刃有余。上上下下走七列，再對天線做環(huán)繞式測量，這是他的一套“標準動作”，長年如一日，只為達到最精準的測量指標。
迎接技術評審時，在穿著羽絨服半個小時就凍透的隆冬，程志峰和團隊披著一身軍大衣在室外作業(yè)，每天十幾個小時，一干就是兩個多月。測量數(shù)據(jù)存在誤差是常見的事，但為了得到最精準的數(shù)據(jù)，程志峰常常在零下二十度的寒夜，多次重復著“七上七下，環(huán)繞一圈”的動作，反復找問題、調(diào)整、測試，以獲取完美數(shù)據(jù)。天氣不總是盡如人意，但最終的評審數(shù)據(jù)卻一如平常，獲得了令人滿意的結(jié)果，為SKA中頻天線達到高指向精度和靈敏度打下扎實基礎。
“操作要規(guī)范，方法要正確，數(shù)據(jù)要可靠，產(chǎn)品要經(jīng)得起考驗”，這是程志峰時常對徒弟的教導，也是他的工作原則與秘訣。
團隊中的“硬核”計算達人
SKA中頻天線硬件設計師王超，是SKA天線團隊中為數(shù)不多的女工程師。項目到關鍵節(jié)點，團隊中的每一個人都在爭分奪秒與時間賽跑，辦公室桌子上擺放著大大小小的電腦和厚厚的材料，黑板上時常留下討論時勾勾畫畫的痕跡，這些痕跡有的深一些，有的淺一些，仿佛無聲地透露著王超與指標“死磕”的勁頭兒。
王超（左下）與同事在暗室測試饋源性能
電磁性能是SKA中頻天線的重要指標，如何在短時間內(nèi)計算分析并生成大量數(shù)據(jù)是一個難度不小的挑戰(zhàn)，對她來說，電磁性能的計算與分析，像一片海洋深不見底，找到一個突破點就要一直做下去。一個人，三臺電腦，幾近瘋狂地計算，她與數(shù)據(jù)的拉鋸戰(zhàn)就此拉開。其中遇到的困難自然也是數(shù)不清的，為了解決其中的問題，不拖項目“后腿兒”，她甚至吃飯走路都在不自覺地思考。關鍵時刻，她干脆自備了一個行軍床，睡在夜晚空出來的辦公室。功夫不負有心人，半個月后，她和團隊得到了SKA天線電磁性能以及面型精度完美計算與分析的數(shù)據(jù)。
“電磁性能計算分析達到完美效果時，讓我非常有成就感，這種成就感是一直支撐我走下去的動力。”王超在自己的專業(yè)領域付出著努力，也收獲著價值，這是屬于她的“奮斗”，也是SKA天線團隊每一位青年的奮斗縮影，以技術之長解決專業(yè)問題，用絕不認輸?shù)闹練猓瑸椤按髧仄鳌鄙w上青年印章。
一個天線能接收到信號的能量很小，所以有了平方公里陣列的蔚為壯觀。成百上千面天線合力組成探秘星空的“利器”，才能更好地傾聽來自遙遠星空的聲音。就像SKA天線團隊一樣，“SKA不是一個人能干成的，靠的是集體的力量。這里每一個人，都主動為團隊著想，他們都做到了最好的自己。”SKA中頻天線項目總設計師杜彪說。
【責任編輯：俞昭君】
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