姚蕊:“中国天眼”守舱人

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  “姚蕊是科研大工匠的好苗子,她能吃苦,工作严谨,又敢于创新,放到普通岗位上倒是埋没了,我们应该给青年才俊大施拳脚的机会。”获“偶像”赏识,刚毕业当上“科研大工匠”
  1984年,姚蕊出生在北京的一个工程师家庭,在父母的熏陶之下,这位品学兼优的女孩后来选择了与机械工程打交道,并从北航女学士蜕变成了清华女硕士。
  谈及与FAST的缘分,姚蕊不禁感叹:“感觉像是命运的安排,我读研时的第一个课题,就是做FAST馈源支撑研究。当时就感觉这个国家项目很特别,我对它充满好奇,于是便在导师的指导下开始参与这项工作。”
  23年前,我国著名天文科学家南仁东先生提出,应在全球电波环境继续恶化之前,建造新一代射电望远镜,接收更多来自外太空的讯息,探索宇宙奥秘。从1994年到2005年,南仁东教授带着300多幅卫星遥感图,走遍了贵州大山里300多个备选点,最终确定把“中国天眼”安装在贵州省平塘县金科村的喀斯特洼坑地。这个洼地,刚好能盛起相当于30个足球场面积的FAST巨型反射面,而且地形地貌、水文地质等都比较理想。
  2010年,26岁的姚蕊硕士刚毕业,有幸加入了偶像南仁东的“中国天眼”科研团队。南教授的敬业精神和朴实的生活作风,令她感佩不已。作为大名鼎鼎的天文学家,南仁东的衣着打扮竟像个老农民,待人随和的他也从没有一点架子。
  在这位“中国天眼之父”的影响下,姚蕊也磨炼出了异乎常人的吃苦精神。
  有一次陪南仁东去贵州山区考察时,前方无路,七八十度的陡坡,人就像挂在山腰间,要是抓不住石头和树枝,一不留神就摔下去了。当时又恰逢瓢泼大雨从天而降,山洪裹着砂石一路狂泄,众人连扶带背,个个摔得满身泥泞,才总算为瘦弱的南教授保住了一条命……回到县城落脚处一看,姚蕊和一名师姐身上,都已经摔得伤痕累累。
  2012年,只有两年工作经验的姚蕊,被任命为FAST馈源舱的负责人,当时她只有28岁。馈源舱是“中国天眼”的最核心部件之一。馈源是指望远镜用来接收宇宙信号的装置系统,馈源舱就用于安放这个系统。
  面对一些人提出的“姚蕊太年轻”之类的异议,南仁东自信满满说:“小姚是科研大工匠的好苗子,她能吃苦,工作严谨,又敢于创新,放到普通岗位上倒是埋没了,我们应该给青年才俊大施拳脚的机会。”
  敢想敢干,为“中国天眼”解决两大难题
  升“官”后,姚蕊开始了她“双城狂奔”式的生活。每天早上5点,她背起电脑包出门,7点从北京西站坐上前往石家庄的火车,来到“中国天眼”馈源舱的科研中心——位于石家庄市的中国电子科技集团公司第五十四所,开学术会议,做科研设计等;晚上9点回到北京的家,参照白天的会议记录列出修改清单……这就是时任中国科学院天文台副研究员、FAST馈源舱系统研制负责人姚蕊的一天。
  因为馈源舱的研发工作,是由中科院天文台与中科集团第五十四所合作完成,所以在2012年到2014年间,北京、石家庄两头跑成了姚蕊的日常。
  项目启动后,她对每一张图纸都仔细审核、反复计算,姚蕊是个完美主义者,什么都想做到最顶尖,甚至有連续4天不合眼在电脑前编程的纪录!
  “项目最紧张的那年,整个馈源支撑系统团队仅记录在案的重要会议就多达140次,多位负责人甚至连去食堂吃饭都在一起,就是为了能争取更多时间讨论交流。”姚蕊说。
  馈源舱的设计工作开始后,数不清的问题向姚蕊扑来。其中,馈源舱限重问题最是“折磨人”。为保证安全性,按照设计规划,馈源舱限重为30吨。但技术人员发现,他们研发出的馈源舱重量达到了34吨!于是,姚蕊的首要任务,就是带队给馈源舱“减肥”。
  这场耗时近两年的“瘦身”着实不易。馈源舱里不仅有馈源装置,还有配套的其他辅助设备和设施,如6杆精调平台、电气系统等,这些设施关系到“瞳孔”是否看得清、看得准。
  馈源舱哪里的“赘肉”最多呢?姚蕊及其团队首先把目光投向了馈源舱的主体框架,经过一次次深夜会议的集思广益,以及反复的模拟实验,他们最终把其从“正圆形”变成了“近似三角形”,一下减重几千斤!
  成功率团队成员打赢攻坚战的姚蕊,还没来得及高兴几天,却又遇到了一个棘手的难题。原本计划在“中国天眼”内放置9个不同类型的馈源装置,但随着馈源技术的进一步发展,2014年初FAST项目组决定与美国合作,建设一台超宽带馈源接收机,也一并放入馈源舱。该馈源接收机性能先进,可代替原来的3个馈源装置。
  虽然总体上馈源装置的数量减少了,但问题也随之而来——这位“新房客”的尺寸太大了,占了馈源舱内近一半的使用面积。“它一来,剩下6个馈源装置根本无法全部塞进去了。”姚蕊说。
  FAST所有子系统必须在2016年9月25日前完成调试,而在此之前,还要预留出大量的设备生产和打磨时间。眼看时间一天天过去,科研人员们心急如焚。姚蕊冥思苦想数日,连做梦都在思考相关问题,很快整个人就瘦了一圈……
  后来,她终于冒出一个大胆而又合理的念头:设备分组运行!事实上,“天眼”每次观测宇宙星空时,通常情况下只会用到其中一个馈源装置,其他馈源装置在此期间是不工作的。那为何不把闲置的馈源装置“请”出馈源舱呢?探测时使用哪一个,就将它装进馈源舱里,这样就解决了“放不下”的问题了吗!
  在不久后的馈源舱详细设计评审会上,这一方案得到了专家组的认可!
  就这样,“中国天眼”的馈源舱,开始依照姚蕊提出的新方案,进行研发打造,安装调试。
  会工作也懂生活,乐做世界最大“眼瞳”守护人
  FAST位于黔南的群山环抱之中,建成后,不仅成为了世界上规模最大的射电望远镜,同时,它接收宇宙电波的能力也是最出色的!这个世界之最的诞生,不仅要依靠25万平方米的巨大反射面,还依赖于一个灵敏的核心部件——馈源舱。   馈源舱是承载馈源的舱体,而馈源其实就是天线,它用来接收来自宇宙的无线电波。在“中国天眼”重达30吨的馈源舱内,拥有7套馈源。
  2016年7月3日11时46分,平塘500米口径大射电望远镜现场,最后一块反射面板成功到达预定位置,顺利完成安装。这标志着,世界最大的射电望远镜主体工程全面完工,
  “天锅”已经成型!
  在“中国天眼”安装工程现场,姚蕊亲自带领团队成员,钻到望远镜的底部,对馈源舱内的设备进行精心调试。
  从高处往“天锅”底部看去,馈源舱就像一个碉堡。姚蕊打了个比方:
  “如果把FAST看作一个天眼,那馈源舱就相当于这个眼睛的瞳孔,它起到聚焦的作用,我们能看得更清楚。”
  此后几天内,姚蕊等人在完成馈源舱系统初步调试后,又展开了升舱调试,也就是跟着“索驱动机器人”一起进行整体联合调试,结果,这只巨大的“中国天眼”运营十分正常!
  从最高处俯视,整个大射电望远镜就犹如一口架在山谷里的“大锅”。这是全世界有史以来最大的一口锅,重达数万吨,锅口面积大约相当于25个标准足球场的总和;假如用它满满煮上一锅饭,足够全世界70多亿人聚在一起吃上三天。
  2017年12月,馈源舱验收工作圆满完成,FAST正式睁开了它探索宇宙的大眼睛……
  在现代前沿科技领域,西方国家一向自视甚高,认为只有他们才掌握了科学的真相。但“中国天眼”的诞生,却在中西方科学界引发震荡!FAST启用后,很快就被美国权威科学杂志评选为“本世纪全球最大最灵敏的单口径射电望远镜”,就凭这一成就,能让中国的天文科研水平持续领先世界20年!
  截止到目前,“天眼”已经先后发现了43颗脉冲星,极大地增加了人类对宇宙的认知。我国天文学家们正在破解“天眼”获取的海量信息,而西方天文学家只能眼巴巴的看着。
  如今,已经博士毕业的姚蕊,仍是这口“天锅”的“眼瞳”守护人,“中国天眼”的正常动行,始终离不开她和團队在背后默默的技术支持。
  用姚蕊诗意的解释,FAST射电望远镜的作用,就是帮助人类从宇宙的白噪声中,更灵敏地分辨出有意义的声音。“它可以接收到1351光年外的电磁信号,可以从雷声中听见蝉鸣”。因为南仁东老人和姚蕊等后辈的坚持付出,一个当初没有多少人看好的梦想,最终成为一个国家的骄傲!
  2019年1月21日,作为馈源舱控制技术领域的代表人物,姚蕊入选《麻省理工科技评论》年度“35位35岁以下科技创新青年”名单!从榜单中,我们看到了中国创新科研力量的崛起。
  但在忙碌的工作之余,姚蕊对生活同样热爱,她喜欢穿上风情万种的旗袍去和闺蜜喝咖啡,会在休假的日子去练瑜伽,和丈夫四处旅行……
  这位女博士在工作中很拼,对待生活也十分认真投入,丈夫形容,“她集科学之美和女性之美于一身”。
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