“接力”C星 风云三号06星如何让台风暴雨更“有迹可循”？

国际学术期刊《自然·天文学》近期发表了中国科学家一项重要发现——通过“中国天眼”FAST的观测，一颗原本被认为“熄灭”的脉冲星，仍然可以探测到极其微弱的窄脉冲。这是“中国天眼”探测到的脉冲星辐射新形态，对揭示脉冲星磁层的极端物理环境等具有重要科学意义。

这颗脉冲星，是“中国天眼”FAST“入职”以来，发现的800余颗脉冲星中的一颗，这些重要发现为人类研究宇宙提供了很多有利的数据帮助。

从古人发出的“日月安属？列星安陈？”的《天问》，到如今借助全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜，将人类“视界”延伸到百亿光年之外。从选址、建设、调试、运营，“中国天眼”建设运维过程中的每一个环节，无不在运用中国智慧和中国制造，在人类极目宇宙的道路上贡献着力量。

2022年7月24日拍摄的“中国天眼”夜景（维护保养期间拍摄，无人机光绘）。新华社记者 欧东衢 摄

“这是一个美丽的风景、科学风景！”

20世纪90年代，“中国天眼”设想提出时，大胆到有些突兀。

当时中国最大的射电望远镜口径不到30米，德国的埃菲尔斯伯格望远镜口径100米的世界纪录已保持多年，而“中国天眼”的目标是500米。

中国曾是世界上天文记录最久远、最完整的国家。在超过3000年的时间里，华夏文明连续不断地记录着各种天文现象，中国古代天文学家编制了100多种天文历法，也发明了大量的天文仪器。

但近代以来，中国天文学跟其他科学技术一样，大大落后于率先完成工业革命的西方国家。即便在上世纪，老一辈天文学家也只能寻求与国外合作，相当于借用别人的望远镜，大多只能做一些边缘课题。

FAST的理想建造地对地形、地质、水文等都有着极高要求，为了给望远镜找个最合适的“家”，当时年近50岁的南仁东带着团队与300多幅卫星遥感图，风餐露宿地奔走于贵州大山深处。

这是一张拼版照片：依次为“中国天眼”拼装第一块反射面板（左上，2015年8月摄）、“中国天眼”反射面板安装近半（右上，2015年12月摄）、“中国天眼”反射面板安装近八成（左下，2016年3月摄）、维护保养期间的“中国天眼”（右下，2022年7月摄）（无人机照片）。新华社记者 欧东衢 摄

12年时间里，他们几乎走遍了贵州所有的喀斯特洼地，最终从300多个候选洼地里，选择了平塘县大窝凼——最适合“天眼”的深深“眼窝”。

2011年3月动工开建，2016年9月落成启用，横空出世的“中国天眼”刷新了世人对射电望远镜的认知极限：

口径500米，仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材；反射面板总面积25万平方米，相当于30个标准足球场，用掉2000多吨铝合金；如果将“中国天眼”装满水，全世界每人可以分到2升……

“中国天眼”落成启用当日，71岁的南仁东站在“中国天眼”的圈梁上对记者深情地说：“这是一个美丽的风景、科学风景！”

2017年9月，南仁东因肺癌去世。走前，他实现了奋斗一生的梦想——建一台世界最大最强的射电望远镜。现在，“中国天眼”已成为全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜，极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。

反复试验、多次失败、越挫越勇

独一无二的科学工程，没有经验可循，注定会面临史无前例的挑战。

反射面板如“中国天眼”的“视网膜”，索网则是支撑“视网膜”的“神经系统”。“中国天眼”反射面板虽只有1毫米厚，也要使用2000多吨铝合金，其索网结构是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的，对抗疲劳性能的要求极高，现有钢索都难堪重任。

2022年7月22日，工作人员对“中国天眼”的反射面板进行维护保养（维护保养期间拍摄）。新华社记者 欧东衢 摄

FAST运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏带着一帮青年人，用整整两年时间，进行了大规模的索疲劳试验。近百次失败，从千头万绪中不断探寻解决问题的关键，终于攻克超高强度、抗反复拉伸的钢索，首创主动变形反射面，使望远镜覆盖40度天顶角，成功支撑起“中国天眼”的“视网膜”。

“没人告诉你可以怎么做，谁也没有把握自己的方法一定行。”姜鹏告诉记者，“反复试验、多次失败、越挫越勇”的艰难攻关几乎贯穿了FAST建设阶段的每一个环节。

仅在建设阶段，“中国天眼”就获得了钢结构、自动化产业、机械工业、创新设计、测绘地理信息技术、电磁兼容研发、建设工程等10余个领域的国家大奖。

在调试阶段，“中国天眼”又碰到难题。“‘积木’搭好了，但望远镜不能按照总控的指令高效运行。”FAST运行和发展中心测控部主任孙京海说，“简单的修复解决不了问题，控制系统必须推倒重建。”

为了尽快开发出新的控制系统，孙京海无数次挑灯夜战至东方既白，几乎重写了全部核心算法代码。他心里只有一个信念：不能让工程调试进度耽误在自己这里。最终，在正式测试时，一套为“中国天眼”量身定制的控制系统，所有指标一次通过。

“中国天眼”世界最大、最灵敏的特性，激发了很多特殊的技术需求，需要中国科学家们充分发挥主观能动性和创造力，在不断“挑战认知和技术极限”、不断“发现问题、解决问题”中优化升级。

今年7月底，在中国科学院国家天文台、哈尔滨工业大学等10家单位共同努力下，国家重点研发计划“智能机器人”重点专项“重大科学基础设施FAST运行维护作业机器人系统”项目通过验收，极大提升了“中国天眼”运维质效，年观测时间可增加1000小时左右。

7月26日，工作人员在调试馈源接收机拆装机器人。新华社记者 欧东衢 摄

不断拓展人类观天视野极限

发现800余颗新脉冲星、首次在射电波段观测到黑洞“脉搏”、探测到纳赫兹引力波存在的关键证据……“中国天眼”成果频出，不断拓展人类观测宇宙的视野极限。

6月23日拍摄的“中国天眼”全景（维护保养期间拍摄，无人机照片）。新华社记者 欧东衢 摄

快速射电暴（FRB）是宇宙中最明亮的射电爆发现象，在1毫秒的时间内能释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。

得益于“中国天眼”的超高灵敏度，中国科学家领导的科研团队发现了首例持续活跃重复快速射电暴FRB 20190520B，对更好理解这一宇宙神秘现象具有重要意义。

国家天文台研究员李柯伽所在的中国脉冲星测时阵列（CPTA）研究团队利用“中国天眼”，探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据。

“FAST的灵敏度让中国天文学家站在了人类视野的最前沿。”李柯伽说，凭借“中国天眼”的优良性能，CPTA研究团队以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势，弥补了观测时长的差距，使我国纳赫兹引力波探测和研究同步达到世界领先水平。

“敢为人先的魄力、追求极致的毅力、持之以恒的定力，是FAST的成功秘诀。”姜鹏说。

总策划：赵丹平、顾钱江

监制：闵捷

统筹：卫铁民

记者：欧东衢、吴箫剑、潘德鑫、吴思

视频：吴斯洋、刘勤兵、杨欣

编辑：刘畅、徐欣涛

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新华社墨尔本8月9日电（记者韦骅、王浩明）墨尔本矩形球场，在2023女足世界杯16强赛见证了两场不同维度的比赛。6日，美国队与瑞典队在这里交锋；两天后，哥伦比亚队和牙买加队在这里相遇。

前一场较量，人们看到的是残酷。世界第一和世界第三，两个夺冠热门提前碰面，只有一支队伍可以留下。比赛的进程也确实可以用“惨烈”形容，瑞典队苦守了120分钟，最终凭借一场戏剧性的点球大战将卫冕冠军斩落马下。

8月6日，瑞典队球员胡蒂格（中）赛后与队友庆祝胜利。新华社记者丁旭摄

相反，哥伦比亚与牙买加的比赛，人们期待更多的是突破，两支从未晋级过女足世界杯八强的队伍，互相从对方身上看到了创造历史的可能。大开大合的比赛节奏、旗鼓相当的技术统计，在这场“黑马之争”中，哥伦比亚人笑到了最后。

可赛前能有多少人会预料到，这场16强赛的主角，会是这两位“灰姑娘”？ 按照之前外界设想的剧本，这会是另外一场强强对话——世界第二的德国队大概率会以H组头名的身份，迎战F组第二，很可能是巴西队或者法国队。

然而，最终在球迷眼前亮相的，是世界排名第25位的哥伦比亚队与第43位的牙买加队。前者不仅豪夺H组头名，还将两届世界杯冠军德国队淘汰出局，而后者则在第三场小组赛中顶住了巴西队的围攻，挤掉对手，队史首次晋级世界杯淘汰赛。

8月8日，哥伦比亚队门将卡塔利娜·佩雷斯（上）在比赛中扑救。新华社记者朱炜摄

虽然星味不浓，但这场比赛依然有超过27000名球迷进场观看。经过一个相对沉闷的上半场，下半场比赛突然提速，哥伦比亚队在第51分钟由乌斯梅冷静施射得手；牙买加队同样不乏机会，但稍欠火候的临门一脚，让她们无力扭转败局。

8月8日，哥伦比亚队球员乌斯梅（中）射门得分。新华社记者丁旭摄

这场胜利，让哥伦比亚队成为八强中仅存的一支美洲球队。看着在场上手舞足蹈的队员，哥伦比亚队主帅阿瓦迪亚倍感自豪：“这是巨大的荣耀，在16强中我们代表了南美足球，现在我们则代表整个美洲大陆，我们将为此而战。”

接下来，等待哥伦比亚队的，是欧洲冠军英格兰队。阿瓦迪亚说：“我们必须保持警惕，但世界杯各支队伍之间的差距正在缩小。英格兰队是欧洲冠军，但我们也曾击败过欧洲强队德国队（本届世界杯小组赛），我想我们会足够智慧和冷静。”

乌斯梅甚至剑指决赛：“我们来这里就是为了踢满7场比赛，球队已经准备好了。”

按照纸面实力和过往战绩，英格兰队毫无疑问更被看好，但足球，谁又能说得准呢？有谁能想到，首次参赛的菲律宾队，能在东道主新西兰队身上拿到首胜？有谁能想到，提前出局的韩国队会在小组赛末轮逼平德国队，拖着对手一起告别世界杯？又有谁能想到，整场都处于极度被动的瑞典队会战胜美国队？

这一切，都是哥伦比亚队继续逐梦的理由。毕竟，从来都是“胜者强”，如果发生在足球场上的都是循规蹈矩，那还是足球吗？

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据消息，北京时间8月18日，国际科学期刊《自然·天文》发表了中国科学院国家天文台韩金林研究员领导的王绶琯巡天突击队的新成果，该团队利用中国天眼FAST成功探测并解析了一批脉冲星B2111+46磁层中零星雨滴般的微弱矮脉冲辐射，这种矮脉冲辐射族群是国际上其他射电望远镜难以观测的脉冲星辐射新形态，揭示了脉冲星辐射濒临熄灭时其磁层结构基本不变的物理事实。

脉冲星旋转时一般会周期性地辐射出射电信号。然而，一些脉冲星经常会在某些周期中辐射完全熄灭，此现象被称为“脉冲消零”。脉冲消零的可能物理原因包括磁层结构和辐射区的变化、脉冲星感应电势不足导致放电火花和正负电子对的级联过程不能发生、或其他磁层一些区域产生了等离子体淹没了脉冲星的感应电场区域等。由于脉冲星辐射熄灭后，完全没有辐射，磁层结构和物理特征很难被探测，因此“脉冲消零”产生的物理机制一直难以确定。

该团队在利用FAST进行脉冲星搜寻时通过仔细处理数据发现一颗已知脉冲星B2111+46在原本以为的“脉冲消零”状态下仍然有零星暗弱且宽度很窄的脉冲，这样的脉冲被命名为矮脉冲。之后针对这颗星进行了2小时的验证观测，获取了一百多个矮脉冲，他们在脉冲强度和宽度的分布上与正常脉冲明显区隔，构成为一个独立的辐射族群。因为FAST超高灵敏度，对矮脉冲的精确偏振测量结果表明，与正常脉冲相比，矮脉冲辐射区域的磁层结构基本没有改变，但矮脉冲中更容易在高频波段流量变的很强。精细测量单粒子滴辐射的反转辐射谱在过去的天文观测中相当罕见。

脉冲星B2111+46相对比较年老，已经位于脉冲星的“死亡谷”，因此“脉冲消零”很可能是由于年老脉冲星感应电势和粒子加速能量不足引起的辐射不稳定。脉冲星正常脉冲是在稳定加速大量带电粒子、产生大量“雷暴”粒子滴所辐射出来的，而矮脉冲则是由这颗濒临死亡脉冲星在脆弱不稳定状态下形成的一个或少数几个粒子滴所产生的。

该团队也在其他几颗脉冲星的“脉冲消零”状态中也检测到了少量矮脉冲，这种极弱辐射模式的新状态，只有用类似FAST极灵敏的望远镜才能探测到。

此次矮脉冲族群的发现为研究脉冲星辐射难题研究打开了一个新窗口，对揭示脉冲星磁层物理及其极端等离子体环境具有重要的科学意义。

编辑 邓淑红