其他
大国工程，一封写给未来的情书
开栏语
大国工程
一封写给未来的情书
□ 杜江茜 刘可欣
它们是一种宁静而博大的存在。
或许是静谧太空中，万千星系下，神舟十四号航天员的乘组出舱活动。一如航天员陈冬所言，“星河辽阔的宇宙和我们一起见证了中国空间站的日新月异，这离不开全体航天人的辛勤付出。”
或许是东方地平线上，朝阳初升时，贵州深山里，世界最大的望远镜“天眼”，它在沉默中持续探索着未知的空间，对着浩瀚宇宙中那颗名叫“南仁东星”的星星远远打着招呼；或许同一时刻，大海深处，“奋斗者”号已完成万米深潜海试任务并顺利返航，它创造了10909米的中国载人深潜新纪录，这也标志着中国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平；而海天之间，喧闹都市，作为目前世界上最大的综合交通枢纽，北京大兴国际机场一片繁忙，被誉为“上海之巅”上海中心大厦正塞满梦想，而杭州湾跨海大桥早已将江浙沪2小时都市圈紧紧圈在一起……
大国大时代大工程，在中国，大国重器的速度与品质一次次令世界惊艳，它们兼具科学的理性之美和理想的浪漫之光，也有着想象的天马行空与改变的日新月异。
它们体现着发展的内在逻辑。
党的十八大以来，一个五年接着一个五年，一次飞跃跨越着上一次飞跃，在一项项规划中，一以贯之的是对重大工程的聚焦。其间包含着对历史的深刻洞察，对现实的细摸深研，对未来的超前预见。在一系列重大工程落地的背后，有着一个经济大国的腾飞，更见证着中国综合实力的跃升，让国人自豪，令世界赞叹。
它们包含着澎湃强大的未来动因。
一项重大工程，产生的巨大动能和影响在毫末之间。
有机遇，一如这个夏天，全球最大的水光互补电站——雅砻江柯拉光伏电站在四川省甘孜藏族自治州雅江县开工建设，电站建设期间，预计将为当地缴纳税费6亿元，提供超过3000个工作岗位，投产后每年还将贡献税费超过1.5亿元。
有牵绊，一如作为世界上最长的跨海大桥，已经正式通车4年的港珠澳大桥，这是连接香港、珠海和澳门的超大型跨海通道，也是三地群众之间更加紧密的纽带。
有突破，那是水陆两栖飞机AG600的近120万个标准件、98%的结构及系统零件，全部由国内研制提供；华龙一号”所有核心设备均已实现国产化，首台套国产化率达到88%……
可见，大国工程之“大”，是一种格局，一种气势，是一往无前的发展信心。对应时代，这实际上是“中国曲线”对世界的影响，是时代大浪中中国力量的涌动崛起。
大国工程，同样可以“小”，那是细微之间的关切、改变，是正在产生的深远影响。对应个体，这也是“中国信心”在几代人之间的传承，是“中国智慧”厚积薄发的结晶。
惟进取也，故日新。从今日起，华西都市报、封面新闻“大国工程我来建”大型采访，及“大国工程我来荐”知识图谱推荐活动，拉开帷幕。在寻找与讲述之间，我们一起走进这些闪耀于时代的一颗颗明星，也记录下了党的十八大以来，建设者们筚路蓝缕的开创之路，那些远超常人的纯粹和专注所抵达的，正是年年丰收的盎然之路。
——伟大时代创造出伟大作品，这是送给当下的礼物，也是写给未来的情书。
5年造出“火眼金睛” 他们
在海拔4410米无人区
探索“宇宙地图”
宇宙是什么样子的？远古时期，人类将目力所及大地到天空的范围认知为宇宙；随着人类观测手段的提升，从“地心说”、“日心说”到对远外太空的观测，人类对宇宙的认知逐渐扩大。
如今，人类借助诸多仪器设备，对宇宙的认知早已突破个体的局限，从可见光延伸到各个波段的电磁波——射电、红外、紫外、X射线到伽马射线。毕竟，越是在人们看不到的地方，越可能隐藏着宇宙未知的秘密。
拉索就是其中一员。它被形象比喻为孙悟空的“火眼金睛”，是人类目前最灵敏的宇宙射线探测装置，能接住携带宇宙奥秘的信使“宇宙线”，尤其是探测到超高能伽马射线，从而描绘出不一样的“宇宙地图”。
人类的未来终将在星海，拉索项目的科研工作者王玉东，和他参与建设的广角切伦科夫望远镜一起仰望星空时，经常这样想到。这是拉索项目许多科研工作者的共同信念，也是千百年来人们的浪漫梦想。
梦想在宇宙深空，建造实现梦想的力量，则要从海拔4410米无人区苍茫的大地上干起。
基础设施从零做起
造出1.36平方公里的“火眼金睛”
拉索位于川西高原的稻城海子山上，作为“十二五”国家重大科技基础设施项目，拉索2017年破土动工后，于2021年完成全阵列建设并投入运行。王玉东还记得，在全阵列完成建设时，他爬上山坡上的观景台，目睹拉索全貌时的情景：
拉索总体占地1.36平方公里、呈圆形分布，由3个探测器阵列组成。占地面积最大的是1平方公里地面簇射粒子阵列，由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成，星罗棋布的电磁粒子探测器按边长15米的正三角形点阵分布；缪子探测器则和电磁粒子探测器搭配，形成每隔30米就可以看到一个高2.5米的“土堆”；拉索大圆盘的中心，78000平方米的水切伦科夫探测器呈“品”字形方块；方块两角，则是18台集装箱式样的广角切伦科夫望远镜组成阵列，相互配合着完成360度无死角守望。
在无人区建设如此浩大的工程，最先需要克服的困难，就是基础设施从零做起。拉索项目首席科学家、项目工程经理曹臻回忆，第一批建设团队进驻稻城站址时，就发生了惊险的一幕：因为没有可居住的房屋，队员们只能扎帐篷睡觉，当时天还下着雪，群狼围着人们的帐篷边转边叫，但好在并没有冲进帐篷。
除了无人区，高海拔则是对拉索建设者们的另一层考验。王玉东说回忆起第一次去拉索观测站的经历：“下飞机坐上大巴后感觉不想说话，迷迷糊糊。到宾馆躺下睡的时候，感觉呼吸不通畅，每呼吸两次就被迫深呼吸一次。下午肚子里翻江倒海，把午饭都吐了出来，直到晚上才好些。”
曾经手绘地图的少年
成了“宇宙地图”的探索者
从2019年博士毕业算起，今年已经是王玉东在拉索项目的第4个年头。
他很喜欢星空下拉索的模样，它时常显得静谧，但王玉东知道，拉索正以平均每小时捕获上亿的宇宙线的频率，和宇宙进行着无声的“交流”。有时候工作晚了，王玉东看见拉索上空的漫天繁星，脑海中总会遐想人生和宇宙的终极问题，拉索的存在，让他感觉和宇宙多了一层联系。
“以前我对地图很痴迷，现在探索‘宇宙地图’也算是一种继承吧！”王玉东回忆，小时候，他就对地图感兴趣，一年级的时候，王玉东父母给他买了张中国地图，他一看就是一天，后来学地理，他能够徒手画出中国地图，而随着年龄的增长，地上的探索已经不能满足王玉东的好奇心，他开始看向天上的星星。“那时候对宇宙的理解还很简单，觉得无非是天上一些星星，现在探索得越多越感到自己的渺小。” 王玉东说。
2017年，王玉东在意大利都灵大学进行联合培养，之前主要从事电离辐射相关研究的他，开始接触拉索一些研究，随着研究深入，他对拉索越来越感兴趣。为了深度参与拉索项目，王玉东从意大利回国，博士毕业后便正式参与到拉索建设中。从对世界地图的好奇，到对宇宙地图的探索，从一个旁观者到一名建设者，王玉东表示：“能够亲手建设自己的宇宙线项目，有机会在该领域进行领跑，心里倍感自豪。”
王玉东主要负责的是广角切伦科夫望远镜中反射镜的安装和调试，这对望远镜的重要性相当于眼睛的眼角膜。我学的专业是粒子物理与原子核物理，刚加入这个团队后交给我的任务是光学方面的，所以一切都得自己慢慢摸索。王玉东说，2019年整个下半年，他超过一半的时间都在出差，在缺乏外界详细指导情况下，他和工人一起摸索反射镜安装校准技术，将原本需要3天安装好的反射镜缩短到1天。
和拉索项目的大部分科研工作者一样，王玉东很多时候都是和工人一起安装调试设备，风吹日晒和高海拔的强烈紫外线让王玉东黑了好几度。“我妻子都和我开玩笑说，觉得我不像科研工作者，整天都在工地上干活。”王玉东说。
除了王玉东在室外面临的考验，拉索另一支团队在室内也经历了别样的考验。曹臻介绍，总面积78000千平方米的水切伦科夫探测器阵列，是由一支平均年龄37岁的青年科学家团队建设完成，在面对约2.5个水立方大小、装有35万吨水的探测器阵列，科学家们将3120个光电倍增管安装到78000千平方米阵列中，再注满纯净水。“注水前的巨大密闭水池内不见阳光，整个安装季基本保持在零下4摄氏度左右，工作环境非常具有挑战性。” 曹臻说。
第一期望远镜建设完成，开始试运行后，本该松一口气的王玉东却又遇到了难题。原本冬季应该比较干燥的海子山，因为昼夜温差较大，望远镜的反射镜在凌晨会出现结霜结露的现象，不仅会导致反射镜的反射率发射变化，当融化时还会与尘土一道污染反射镜表面，降低反射率。为了解决这个问题，王玉东和他的团队在每块反射镜的后面都缠绕上了加热带，相当于为每块反射镜加上了“暖宝宝”，从而解决了结霜结露的问题。
开启超高能时代
看到更丰富的宇宙色彩
公元1054年，北宋司天监杨惟德观测到一颗仅次于月亮的明亮天体，更为奇怪的是，这颗星星在白天依然散发着光芒，以至于当时中国、阿拉伯和日本天文学家都记录下了这一奇异天象。
此后人们证实，这是一次超新星爆发，这次爆发所产生的蟹状星云，是人类历史上首颗被确认为超新星爆发遗迹的天体。在往后的日子里，人们从射电、红外、光学、紫外、X射线到“甚高能”伽马射线，在各种不同波段上研究了其光谱。使得蟹状星云成为人类认识最全面的天体之一。
不过，在蟹状星云的图景中，仍然缺失着重要的一环，那就是超高能的伽马射线，拉索的出现，让我们得以通过全新的视角观测蟹状星云。2021年7月，科研人员用建成四分之三的拉索，精确测量了蟹状星云的亮度，该成果发布在《科学》杂志上。
“看见”不一样的“宇宙地图”，拉索之所以能成为人类最灵敏的“火眼金睛”，离不开一系列关键技术创新。
王玉东介绍，以他参与建设的广角切仑科夫望远镜为例，其中硅光电倍增管相机的运用大大增加了观测的效率。如果把广角切仑科夫望远镜比作眼睛，硅光电倍增管相机则是这只眼睛的视网膜，原先，望远镜的研制人员打算使用普通的光电倍增管，可却面临这致命的缺点，在较强的光线下使用会降低其寿命，这就使得望远镜就连在有月光的晚上都难以开机，为了确保有足够长的探测时间，科研人员做出了临时换将“的重大决定，克服一系列困难，用硅光电倍增管替换了原先的光电倍增管，使得在有月亮的夜晚也能开机观测。
此外，水切伦科夫探测器阵列在建设过程中，也进行了工艺方案优化。探测器单元的关键部件使用了具有我国自主知识产权、国际上最大灵敏面积的新一代20英寸光电倍增管，增强了拉索对50-300GeV能段伽马射线的探测能力，并且大幅提升了其对伽马射线暴等瞬态现象的探测灵敏度。
因为工程量大，工期长，拉索采取边建设边运行的方式，已经产生出不少令世界瞩目的成果。除了测定蟹状星云“标准烛光”超高能段亮度，2021年5月17日，拉索还发现首批“拍电子伏加速器”和最高能量光子，开启“超高能伽马天文学”时代，该成果发布在《自然》期刊上；2022年2月3日，国际物理学权威杂志《物理评论快报》发表“拉索”最新成果 ，再次验证爱因斯坦相对论时空对称正确性。
曹臻介绍，在一系列重大成果背后，拉索最大的意义，在于超高能伽马射线研究的时代的开启。1989年，惠普尔天文台的实验组成功发现了首个具有0.1 TeV以上伽马辐射的天体，标志着甚高能伽马射线天文学时代的开启，在经过近30年的辉煌发展后，由拉索开启的超高能伽马射线研究的时代，让人们得以用全新的视角去研究宇宙和各类天体。”
超高能伽马射线研究意味着什么？曹臻打了个比方，我们肉眼可见的太阳光光谱，是红橙黄绿青蓝紫，眼中的世界斑斓精彩。但拉索之前好比只有六色，没有紫色。相关的理论都建立在这种‘缺紫’的观测给大家所描绘的图像基础之上，但拉索能观测到更高能的伽马射线，打开了这个称之为超高能伽马的波段，使得我们看见了更加丰富、色彩完整的宇宙，发现一个全新的宇宙面貌。
封面新闻记者 陈彦霏
记者手记
拉索”世界第一”背后的历史探索
□ 陈彦霏
这是一系列看上去不可能完成的超级工程，有着充满天马行空般的想象力，和几乎无解的世界顶尖难度。精心勘探、用心钻研、开山凿洞、飞天下海，一代人的不懈努力，铸就了如今的大国重器。
9月26日起，封面新闻推出“大国工程我来建”系列报道，对世界上最灵敏的宇宙线探测装置拉索进行了报道（《5年造出“火眼金睛” 他们在海拔4410米无人区探索“宇宙地图”》）
广角切伦科夫望远镜
罗马并非一天建成的，拉索也是。每个大国工程的背后，不仅有着当代青年科研工作者的努力，更凝聚着历史上许多前辈的探索成果。
1949年，以研究高能物理粒子为目的，我国开始了在这一领域的探索。那时，以张文裕为代表的中国第一代宇宙线研究者归国后，着手在云南东川的落雪山上建立实验室，使用传统的云雾式探测器进行研究。不过到了20世纪70年代，实验室才进入“可用的状态”，此时大型加速器给已经成为粒子物理实验研究的主力了。
20世纪80年代末，第二代探索者接力，开始申请启动西藏羊八井探测站建设，与合作方日本相比，“实力”有些悬殊。当时，日方投入的科研费达到约四千万日元（相当于当时200余万人民币）。“那个时候我们整体处于学习阶段，没有充足的经费投入到探测设备，但我们有年轻的队伍和优良的站址。”曹臻回忆，中方负责羊八井基地建设，日方则提供阵列设备。1990年元月，拥有45个探测器的羊八井一期小阵列和羊八井观测站初步建成。当时，日方几乎主导了整个科研活动”。而且长期以来，羊八井宇宙线观测站没有稳定的运行经费，所有的运营都由科研课题承担。通过之前合作中的学习和成长，在2000年时，我们就迎来了‘平等’的合作，意大利国家核科学院（INFN）与高能所合作的羊八井ARGO项目。这次，无论是从建设到研究，双方不管是在经费，还是研发人力的投入，以及最后科学论文的完成发表上，都按‘1：1’的比例合作分配。
70余年的探索，才造就如今的拉索。在采访过程中，我发现拉索项目的科学家们都有一个坚定的信念：在你完全想象不到的地方，实际上有一个更大的宇宙的存在。王玉东告诉我，所有的广角切仑科夫望远镜都是以45度角仰望天空的，误差不超过0.1度，这句人们耳熟能详文艺句子，如今正被以科学严谨的态度实践着，相信在未来，人类诸多浪漫梦想，也终会有个科学的归宿。
祝他们45度角仰望天空顺利！
往期推荐
近期热门视频
更多精彩视频，请关注封面新闻视频号
责编 仲伟审核 梁波
点“在看”，持续关注！