云天明
受“偶像”赏识,毕业就当上“科研大工匠”
1984年姚蕊出生在北京一个工程师家庭,在父母的熏陶之下,她择了机械工程专业。“有些专业在外行看起来很枯燥,其实一旦深入了解之后,也有很多令人着迷的地方。而且我的两大偶像,就是世界著名科学家钱学森和天文学家南仁东。”
短短几年时间,“学霸”姚蕊就在工学道路上从女学士蜕变成了女硕士,身影从北航辗转到了清华园。
科研路上,她也有过迷茫和疑惑。读研时,看到以前的同学从事金融行业,风光无限,也曾让她多少有点受刺激。导师说,“如果你有能力为人类的进步做贡献,那不仅很酷,更是意义远大!”这一席话让她顿悟。“能不断开拓人类对生命和自然界奥秘的认识,是一项伟大的事业,这并不能用金钱和物质去衡量。”
谈及与FAST的缘分,姚蕊感叹:“我读研时的第一个课题,就是做FAST馈源支撑研究。当时感觉这个国家项目很特别,我对它充满好奇。”
20多年前,就有人在一场聚集了世界顶尖无线电科学家的大会上提出,人类应该建造新一代射电望远镜,接收更多来自外太空的讯息。当时中国最大的射电望远镜口径不到30米,姚蕊的偶像南仁东先生却放出“狂”言:“将来我们要建造一个口径500米,全球最大的太空望远镜!”
为了“建造中国自己的新一代射电望远镜”的理想,从1994年到2005年,南仁东带着300多幅卫星遥感图,走遍了300多个备选点,有些荒山野岭连条小路都没有,只能从石头缝间的灌木丛中,深一脚浅一脚地挪过去。最终,南教授选择了现在的洼地。
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。南教授的敬业精神令她敬佩不已。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。
有一次陪南教授去山区考察时,前方是七八十度的陡坡,一不留神就会摔下去。当时恰逢瓢泼大雨从天而降,山洪裹沙石一路狂泻,众人连扶带背,个个摔得满身泥泞,回到县城落脚处时,姚蕊已经摔得伤痕累累。
2012年,姚蕊被任命為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。馈源是望远镜用来接收宇宙信号的装置系统,馈源舱则用于安放这个系统。
面对一些人提出的“姚蕊太年轻”之类的异议,南教授信心满满地说:“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,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”解决难题
从此,姚蕊开始了“双城狂奔”式的生活。每天早上5点,她背起电脑包出门,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,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……她对每一张图纸都仔细审核、反复计算,什么都想做到最好,甚至还有连续4天不合眼在电脑前编程的记录!
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“折磨人”。为保证安全性,馈源舱限重为30吨。但他们研发出的馈源舱重量达到34吨!于是,姚蕊的首要任务,就是带着团队给馈源舱“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,如六杆精调平台、电气系统等,这些设施关系到“瞳孔”是否看得清、看得准。
馈源舱哪的“赘肉”最多呢?姚蕊及其团队把目光投向了馈源舱的主体框架,经过反复模拟实验,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!
率团队打赢攻坚战的姚蕊,还没来得及高兴,又遇到了一个棘手的问题。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,FAST项目组决定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”尺寸太大了,占了馈源舱内近一半的使用面积。“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,眼看时间一天天过去,姚蕊心急如焚。她冥思苦想数日,连做梦都在思考,很快整个人就瘦了一圈。
终于,她提出了一个大胆而又合理的想法:机械设备分组运行!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?这样就解决了“放不下”的问题了!
姚蕊激动得彻夜未眠,次日天刚蒙蒙亮,她就急匆匆赶到研发中心,按照这一思路,和团队开始了新一轮的设计改造工作。
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“天眼”守护人
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……FAST位于群山环抱之中,建成后不仅成为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!姚蕊说:“如果把FAST看做一个天眼,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。”
“中国天眼”的诞生在中西方科学界引发震荡。这个耗费了科学家们22年心血的500米口径球面射电望远镜,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”,这一成就让中国的天文科研水平持续领先世界20年!
遗憾的是,FAST射电望远镜建成不久,南仁东先生因病逝世,享年72岁。姚蕊为此哭肿了眼睛,深深铭记她的这位偶像和导师生前的一句名言:“用科学报国,是一个科学家最大的荣耀!”
探索未知宇宙,搜寻和发现脉冲星是FAST的主要科学目标之一,从2016年9月25日中国天眼落成至目前,它已经先后发现了数十颗脉冲星,极大地加深了人类对宇宙的认知。
如今,已经博士毕业的姚蕊,仍是这个最大“眼瞳”的守护人,中国天眼的正常运行,离不开她和团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噪音中,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”。因为南仁东先生和姚蕊等后辈的坚持与付出,一个当初没有多少人看好的梦想,最终成为了国家的骄傲。2019年1月21日,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。
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和闺蜜喝咖啡,在休假的日子去练瑜伽,与丈夫四处旅行……
姚蕊感慨地说,美丽的宇宙太空以神秘和绚丽,召唤我们进入它广袤无垠的空间。未来,她会继续做好中国天眼的“守舱人”。“作为年轻的科研工作者,我们有精力、有干劲,应该为国家项目贡献自己更大的力量!”