中大新聞網訊(通訊員閆勇)2019年6月,珠海,中國空間引力波探測“天琴測距臺站”成功測得了月球表面上五組反射鏡的回波信號,測出國內最準的地月距離,精度達到國際先進水平。至此,中國成為世界上第三個成功測得全部五個反射鏡的國家。這是距2018年1月22日中國人首次成功利用激光精確地測量地球距月球的距離后,中山大學天琴計劃團隊在地月激光測距技術上的重大技術突破,實現了天琴人進行空間引力波探測的第“0”步。

建成后的鳳凰山“天琴測距臺站”
篤定信念,不舍晝夜
聆聽天籟之音,比肩國際科技前沿,是天琴人實現空間引力波探測執著的追求。在中國科學院羅俊院士的帶領下,天琴計劃于2015年正式啟動,分四步逐步推進,即“0123”計劃:
第“0”步:要開展地月激光測距,以此為天琴衛星的高精度定軌提供技術支撐;
第“1”步:要發射單顆衛星,并借此建立高精度空間慣性基準;
第“2”步:考慮發射兩顆衛星,對長距離星間激光干涉測量技術開展在軌驗證;
第“3”步:計劃發射3顆衛星構成三角形編隊,為“天琴”開展引力波的空間探測。
其中,第“0”步計劃,就是一切的開始,是天琴人夢想的起點。自2018年4月26日確定為地月測距臺站的T0點,臺站建設項目正式啟動后,團隊工作進入了超速的快車道,技術方案和工作協調并行開展,一切都“飛”了起來,工作組成員也成為了名副其實的“大忙人”。

臺站技術協調

中心師生由步行梯登山送水和干糧
臺站建設按正常建設周期節點倒排時間本已非常的倉促,等進入具體實施階段,我們才驚訝的發現擺在我們面前的不僅是施工周期的問題,更深層的問題是臺站的研制方案、基建的實施細則、道路的鋪設、物料的保障、合作單位的協調等等一系列問題,所有的這一切都沒有先例可循。我們既是策劃者,又是調度員;既是設計者,又是技術員;既是建造者,又是萬能工,就連后勤、安全、保障等一切和臺站建設相關的都在我們的工作范疇之內。為了心中的目標,建設團隊成員將壓力轉換成動力,工作組同志歷經240多個日日夜夜連續奮斗,真正做到了只爭朝夕,不舍晝夜。“你又黑了,又瘦了”也成為那個時間段掛在大家嘴邊,常常關切的話。團隊成員在建設過程中既要籌劃合理可行的測距方案,保障工程進度,又要確保建設質量和設備的特殊保障要求,還要擔心全體技術人員上下山通行安全,這種無形的壓力和責任令工作組同志經常處于高度的亢奮狀態,做中國自己的引力波探測,做好天琴計劃,實現第“0”步,篤定了,就堅持下去。
攻堅克難,技術護航
2018年8、9月間由于珠海受連續強降水和臺風“山竹”影響,臺站上山道路通行中斷,施工進度滯后嚴重,路面條件有限,運輸只能通過人工、馬隊等方法進行施工。珠海鳳凰山頂原計劃的平整計劃不得已臨時做了調整以加快臺站基建施工進度,臺站遠地靶由于承建單位在原始設計的范圍內無法找到合適的靶址施工且考慮到珠海大氣影響嚴重,一度陷入去留方案之爭,而作為臺站測距精度精確標校的重要技術手段,通過臺站和該設備的互標可為臺站標校提供重要的參考數據,實現高精度測距該設備的作用至關重要,為了盡量保留該方案,團隊技術人員多次進行方案比對和優化,就靶址各種可能性進行了測算預估,最后將可接受的最小設計距離縮短至3km左右,通過多次實地的探測,終于在臺站附近山頭找到了一處高度和方位角都較佳的位置,克服了困難。該方案的保留,在臺站調試及測月的過程中發揮了積極的作用。

遠地靶靶址勘探

臺站系統研制方案研討
嚴謹細致,實地勘測
測距臺站位于鳳凰山頂,之前沒有任何道路通行,在確定站址后,為了搶工期,山頂基建和上山道路同時施工。上山道路依山而建,登上海拔約400m的臺站全程約7.6km。在山頂臺站地基勘探、建設初期我們為了節約登山時間,多是循著山頂施工隊踏出的小道攀爬上去,山路崎嶇坡陡,好幾次踩到青草虛土滑倒差點滾落受傷。上山道路的土路連通到山頂后情況好了一些,我們時而可以搭工程車輛上山,但遇到的問題也逐漸顯現出來,由于山路依山而建,彎急坡陡,可以說是山路十八彎,坐在車里都會驚出一身汗。正是先有了搭車的經驗,讓我想到了臺站的1.2m望遠鏡系統為大型精密儀器,體積大重量沉,需要整機運輸至山頂的同時還要保障大型吊裝車輛上山進行設備的安裝,而山上道路在設計之初并沒有考慮到這些特殊情況,它窄的地方僅容單車勉強通行,尤其一旦卡在S彎處則進退兩難,為確保車輛順利通行,期間團隊成員多次徒步往返于上山道路,結合設備運輸車輛轉彎半徑對各種可能的路況和會車位置進行實地勘察和測量,這為確保設備車輛安全無障礙通行提供了保障。

閆勇老師路況勘探,轉彎半徑測量

臺址勘測

設備驗收測試現場
把握細節,分毫必較
測距臺站庫德房內放置了很多的光學元器件,其潔凈度要求極高,如果不達標測距激光打到鏡片上將會導致光學鏡面的損壞,為嚴格保障庫德房的潔凈度,我們對庫德房及周圍設施進行了重點的排查和整改工作。初次檢查庫德房的時候,屋內已經架設好了架空層地板,地面用膠封密封的很好,我們并沒有發現什么問題,一個偶然的因素,當打開其中一塊地板的時候,我們驚訝的發現里面局部還有一些殘留的工程垃圾,尤其是線槽內殘留非常的多,考慮到這種情況下一旦庫德房投入使用將可能導致嚴重的事故,于是我們馬上與有關負責人進行了溝通,并和施工方負責人多次現場辦公討論解決方案,但對方提出的方案都存在一定的風險,于是經過認真考慮,在工作組的堅持和游說下,對方同意進行全面復工,地面重新做自流平,上漆到墻面10厘米以上不得留白,保證漆面厚度,增加二次清理,即使如此,我們在隨后的抽檢中仍然發現一些小的雜物,于是團隊老師和同學從山底天琴中心自帶清潔器材和桶裝礦泉水,將庫德房內架空層地板掀起,重新做了全面的清潔工作,不留一絲安全隱患。

天琴師生庫德房架空地板復原前進行全面清潔

基建技術核對和現場勘探
技術攻關,全員保障
鳳凰山新建天琴測距臺站蘊含著無限的新希望,也面臨一些臨時的困難。由于新修的上山道路尚在養護期間,車輛通行有困難,山上水電不通,負責臺站建設工作的科研人員需要自帶飲用水和干糧上山,困難的時候甚至需要接山泉水飲用,十分的艱苦。中心的領導和師生們時刻關心牽掛著臺站的建設工作,了解到這些情況后,積極為在臺站的科研人員送去桶裝水和干糧,減輕了臺站工作人員的工作負擔,讓大家感受到了中心的溫暖和領導的關懷。

運送上山試驗物資

臺站工作會議進度協調
在校領導和各部門的大力支持和熱切關懷下,天琴團隊歷時18個月,發揮黨員骨干力量克服建設中人員少、時間緊、技術難度大、安全風險高、協調組織復雜、道路不通、物資短缺等困難,將無路可走的鳳凰山建設成為了超地月距離激光測距和天文觀測的科研基地和科普基地,精度比肩國際前沿,我國也成為世界上第三個成功測得全部五個反射鏡的國家,創造了一個科研奇跡。這是中心優秀的共產黨員們堅韌不拔和辛勤付出的杰出成果,充分體現了天琴中心教工第一黨支部的凝聚力和戰斗力。
天琴團隊將不忘科研使命,響應國家扎根基礎科研,以國家重大技術發展需求為牽引,堅定不移的將天琴之路走下去,面向世界科技前沿技術發起新的挑戰,眾志成城勇攀科技高峰,逐步實現第“1”步和第“2”步,通過科研報國,服務好國家和社會。
文稿終審:物理與天文學院 郝雅娟