最牛「天眼」 四大目標同時巡天

李菂。（受訪者提供）

大洋網訊 除了擔任FAST副總工程師，李菂還是國家天文台射電天文研究部首席科學家、「千人計劃」專家。1米75的個頭，瘦削的臉，眼神特別專註，在鏡頭前，表情稍顯嚴肅。但在每周的學術咖啡組會上，他常咧嘴笑。

18歲，他走進北大校園。30歲前，在康奈爾大學一直讀到天體物理及射電天文專業博士畢業。回國前，他在美國哈佛-史密松天體物理中心做天文學者、在美國宇航局噴氣推進實驗室、加州理工學院做研究員，在天體物理領域已有多個重要的發現：命名了中性氫窄線自吸收，成為目前測量分子云中氫原子丰度的唯一可靠辦法，也是測量星雲演化時標的主要工具。他還首次發現了太陽系外空間中的分子氧氣，離地球400光年。

長年做遠程觀測，在工地，或者開國際、國內電話會，他習慣了隨時隨地工作。

每天工作多長時間？

「挺長，具體說不上，這個職業的人都差不多。」他說。

他一般都穿休閑裝，在工地，甚至穿拖鞋、背心。他習慣理平頭，頭髮從2012年回國就白了，以他的年齡，頭髮白得有點早。

李菂在FAST現場的辦公室剛剛啟用。一張沙發，兩張桌子，同事們養的一隻黃白相間的貓，有時候會竄上書桌。牆上是到世界各地進行觀測的照片。他喜歡FAST的夜景照：天眼四周，群山如黛；天眼之上，星漢璨爛。

究竟有沒有地外文明？

「太陽系外的行星非常多，類地行星也非常多，存在地外生命的條件，這個是可以肯定的。人類是不是唯一的？這個缺乏證據。」他說。

他重要的書都放在辦公室，家裡小，兩個孩子各佔一間房，他沒有屬於自己的書房。

閑暇時，他看王小波、馬爾克斯的書，最近尤其喜歡余秀華的文字，「天縱之才」，他說。

對話：FAST還要調試兩三年

預計發現上千個脈衝星

記者：去年9月25日竣工以來，FAST的運行情況怎樣？

李菂：世界大型望遠鏡，沒有一個竣工就投入使用，最快也要兩年才能投入正式運行。例如，澳大利亞的平方公里陣列探路者望遠鏡（ASKAP），2012年6月，所有天線就位，舉行了竣工儀式；10月宣布正式開始運行。一年之後的2013年10月，才獲得第一條譜線；2016年10月，有三分之一的天線調試完畢、可以協同工作，並開始了其早期科學計劃。所以依照國際慣例和大型地面設備的規律，FAST至少再需要兩到三年的緊張調試才可以出成果。

FAST的調試有大量等挑戰，比如，現場供電有特殊性，電的乾淨程度要求特別高，高壓濾波器正在升級改造。

FAST建在天坑上面，水進到岩縫裡，產生壓力，會造成岩石破碎，形成滾石。施工前的勘探中，有詳細的危岩保護方案。

預計發現上千個脈衝星

記者：FAST是不是邊調試邊收集數據？FAST對脈衝星和中性氫的觀測目標是什麼？

李菂：是的。採集數據本身就是調試的一部分。我們觀測天空中的亮源，例如射電星系和脈衝星，標定系統溫度、面型精度等望遠鏡性能。調試後期，我們期待開始產生新發現，包括脈衝星、吸收線等，當然需要經過嚴謹的驗證和後續觀察才能宣布。預計FAST未來會發現上千個脈衝星，實現相關領域的突破，並達到世界領先水平。利用脈衝星探測引力波等天體物理前沿領域，也是FAST的目標。

中性氫，也就是原子氫，是我們使用FAST望遠鏡探索銀河系環境的重要目標。通過發現原子氫，可以發現新的星系、探索宇宙的演化歷史和生命的起源。FAST也將搜尋新的星際分子，研究星際介質演化和恆星形成。

記者：FAST的觀測範圍有多大？

李菂：可以看到一半的銀河系，往南最多可以看到天赤道以南十幾度的天區，比之前的世界最大射電望遠鏡阿雷西伯（Arecibo）大兩倍以上。

記者：FAST運行后，將怎麼巡天？

李菂：FAST的特點和獨特優勢推動我們創建很有挑戰性的巡天模式，即多科學目標同時掃描巡天：脈衝星搜索、氣體星系搜索、銀河系中性氫成像、快速射電源的搜索。世界上其他射電望遠鏡，還沒有這四大目標同時進行，是世界上沒有前例的開創。我們已經有了方案，做了實驗，希望在FAST驗收前，構建出比較有效的掃描巡天模式，提供給全國天文學者，產生系統性的發現和重大突破。

記者：巡天數據這麼龐大的話，怎麼存儲、傳輸和處理？

李菂：FAST一年運行的數據是10-20個PB,超過了科學院其他任何一個項目，也超過了貴州省銀行數據的總流量。通過多方合作，我們正在搭建數據處理平台，希望今年年底、明年年初能建成。也在探索用神經網路和人工智慧來進行大數據處理。

供全世界科學家申請使用

記者：FAST項目的國際合作情況怎麼樣？

李菂：FAST是自主創新的項目，而我們團隊本身是國際化的，有各個層次的外國背景的天文學專家，包括教授、博士后、學生等。更有大量實質合作和交流，例如伯克利射電實驗室主任去年兩次在現場參與調試。及其天文學重大熱點之一的快速射電爆發現人也來到現場交流，並開展進一步合作。這個月，脈衝星之母約瑟琳·貝爾會來訪問。FAST正式運行后，按照國際慣例，將設有開放時間，供世界各國科學家申請使用。自主創新基礎上的國家開放共享平台會成為一個常態。

記者：你是怎麼跟FAST結緣的？

李菂：2008年，由科學院正式聘為作為項目科學家，參與了FAST的方案規劃。2011年，與FAST首席科學家南仁東老師、工程團隊一起發表論文，詳細論述了FAST的整個工程概念及科學目標。2012年，我全職回國參與FAST一線建設。從2012年到2016年，我領導的重點基礎研究項目（973）團隊發表了270多篇國際一流（SCI)論文，取得了新毫米脈衝星，新種類星系微波激光源等重要發現，支持培養了50多個博士、8個博士后。

一定要避免電磁波干擾

記者：在FAST建設過程中，覺不覺得辛苦？

李菂：我是2015年擔任副總工之後，才逐漸更多下工地，倒不會覺得辛苦。建設期間的臨時板沒有室內洗手間，沒有熱水。2016年凍災時，從單獨的澡房出來，頭髮上結一層冰碴。 FAST工程團隊常駐現場的很多人都比我辛苦多了。

記者：避免周邊電磁波干擾，是不是世界上所有的射電望鏡的難題？

李菂：沒錯。電磁波干擾甚至會鬧笑話。十幾年前，澳大利亞射電望遠鏡獲取了疑似重大天文發現的信號，經過了數年反覆核查，結果來自微波爐。一個手機放在月亮上，會成為天上最亮的射電信號。手機、相機、空調、LED、施工車輛燈，都是干擾源，成為制約FAST科學能力的主要因素。FAST相比此前世界最大的阿雷西博望遠鏡的主要優勢之一就是更好的射電環境和保護。

這方面，我們非常感謝黔南州及平塘縣政府的大力支持和配合。2016年9月由黔南布依族苗族自治州人民代表大會常務委員會通過頒布了FAST電磁波寧靜區環境保護條例，明確了距FAST5公里之內的核心區禁止建設與環境保護和射電望遠鏡無關的項目，並關閉已建成的項目。由地方政府主導的移民項目也進展順利。這些都是FAST能通過驗收，領先世界的必要條件。