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姜鹏
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姜鹏,中国科学院国家天文台研究员,FAST总工程师,博士生导师。2013年入选中国科学院青年创新促进会;2015年获中国钢结构协会科学技术奖特等奖,同年入选中国科学院关键技术人才;2016年获北京市科学技术奖一等奖和广西技术发明一等奖,同年破格晋升为研究员;2017年入选中国科学院青年创新促进会优秀会员;2018年获第三十二届北京青年五四奖章,并担任FAST总工程师;2019年入选国家人才项目,获第十五届中国青年科技奖,作为FAST工程调试团队负责人获第二十三届中国青年五四奖章(集体)等。2020年9月当选“贵州省最美科技工作者”。

  500米口径球面射电望远镜(FAST)被誉为“中国天眼”,其工程体量和难度都属世界罕见,其中索网工程是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的索网工程,也是FAST最具难度的技术挑战。其核心是指反射面的主动变位功能,即反射面支撑结构须能实现由球面到抛物面的频繁变位工作。该望远镜采用柔性索网作为主要支撑结构,由此造就了一个超大跨度、超高精度、主动变位工作模式的索网工程。对于上述三点,世界范围内都没有任何其它索网项目能与之媲美。对于一个如此特殊的工程项目,高难度技术问题贯穿了预研、设计、制造及安装的全过程,其中相当多的技术要求属于超标准设计。2010年8月“天眼”工程开工前夕,FAST工程团队接到哈尔滨工业大学消息,前期做的所有索网实验都失败了。国内应用于斜拉桥上的顶级钢索标准强度是200兆帕、抗200万次弯曲,用在“天眼”实验上都断了。按设计要求,“天眼”需要强度为500兆帕、抗200万次弯曲的钢索,这意味着需要把材料工艺提高到国标的2.5倍。姜鹏研究员作为FAST索网系统负责人,立下“军令状”,经过一年半的艰苦技术攻关,攻克了一个又一个的技术难关,完成了索网变位策略优化及疲劳性能评估工作,降低了索网的变位应力幅,与柳州欧维姆机械股份有限公司合作研制,成功研制出疲劳强度达到500MPa的超高性能钢索,突破国内外相关标准规范两倍以上,并创新性地发展了超高精度索结构制造工艺、大跨度索网高空编织安装工法等,最终形成索网工程的设计、制造及安装的全过程解决方案,为FAST建成解决了极具风险性的技术难题。

  姜鹏研究员在建设期间还设计了索网与反射面单元的自适应连接机构。柔性索网与刚性单元如何自适应连接,是困扰FAST工程十余年的技术问题。他花费一年的时间,独立研制出自由度合理、滑动顺畅、安装便捷、且具有免维护功能的自适应连接机构(已经获得发明专利授权);在圈梁工程的攻坚阶段(牵索耳板定位焊接),主持了耳板焊接工艺及高空定位方法等高难度技术实施方案的制定及评审工作,为索网顺利安装奠定基础;同时还提出了复杂索网结构的调控方案。在促动器等设备无法及时进场的情况下,提出了简化的索网张拉及调索方案,为反射面系统工程进度推进做出了重要贡献。

  2016年,望远镜建成后进入到调试阶段,FAST调试涉及天文、力学、结构、测量、控制、电子学等专业领域,具有多学科交叉的特点,国际上大射电望远镜的调试周期几乎没有低于四年的。

  姜鹏研究员接替南仁东先生成为FAST工程总工程师,作为调试团队的负责人,为落实总书记的指示精神,带领团队攻克了多项前所未有的技术挑战,研发了多系统数据融合测量技术、基于力学仿真技术的安全评估系统及基于陶瓷电容的高压滤波器技术等,不仅为望远镜安全运行及性能提升起到决定性作用,且显著提升我国相关领域技术水平和自主创新能力。在国际上没有任何参考经验的情况下,姜鹏研究员带领团队攻坚克难,仅用时两年就完成了调试任务,实现了跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式,完成了望远镜的系统集成和功能性调试任务。其进展超过同行预期及国际惯例,其中灵敏度为世界第二大单口径射电望远镜的2.5倍以上,这是中国建造的射电望远镜第一次在灵敏度这个核心参数上占据了世界的制高点。助推中国射电天文设备在世界上由“追赶”向“超越”的跨越。

  2020年1月,FAST正式通过国家验收,标志望远镜所有技术指标达到国家验收标准,并具备开放使用条件。在国家验收会上,姜鹏研究员作为主要关键核心研究人员参与的四项创新技术成果被认为达到了国际领先水平,反射面形连续变化的主动反射面技术,基于力学仿真技术的索网实时安全评估系统,多种测量技术融合等技术显著提升了我国射电天文研究和技术水平,推动了相关产业技术的革新与发展,产生了较大的社会效益和经济效益。技术的创新,材料的突破,使FAST综合性能达到国际领先水平,对促进我国天文学实现重大原创突破具有重要意义。

  2020年春节期间突发新冠肺炎疫情,FAST运行和发展中心观测基地因此也度过了一段极为特殊的时期。由于台址实行了封闭式管理,轮休值班计划无法正常执行。原定的换索工作也无法施工,姜鹏研究员在疫情期间带领科研骨干身先力行,一直坚守在工作岗位上,连续工作近50天。值班的工作人员也在他的影响下纷纷放弃了回家团圆的机会,在全国疫情爆发,各行各业停工停产的时候,FAST望远镜的观测不仅没有中断,反而于2020年2月正式启动对重大优先项目开放观测,望远镜的观测时间不降反升,目前FAST已经对外服务2000多个机时,发现并确认的脉冲星数量达到170颗,在脉冲星发现领域达到世界领先水平。如此长的观测机时与他带领团队在疫情期间的坚守密不可分,同时他几年来带领技术团队的技术支撑保障,也为今日脉冲星取得的科学成果提供了有力的支撑。

  在大山深处日复一日地完成这项伟大工程是充满艰辛和风险的,尤其在工程遇到困难与挑战时,离不开团队领导出色地指挥,更离不开每一位成员的艰辛付出。自加入FAST团队以来,姜鹏研究员就长期战斗在工程一线,与家人聚少离多,经常异地坚守、舍家拼搏。姜鹏自担任望远镜调试工作的重任后,更是常年驻守在西南深山中的大窝凼现场,多次在现场与同事共度新春佳节。严审细实、容不得半点闪失,任劳任怨、品味着简陋孤独,为FAST工程调试的顺利推进做出了突出贡献,为“追赶、领先、跨越”的FAST精神做了最好的注解,尤其是在超高疲劳性能钢索研制期间,为了加快研制进度,经常全国多个实验室同步开展实验工作,全国四处奔波,甚至连孩子出生时都没来得及赶回到家里。

  姜鹏研究员主持国家自然科学基金等省部级课题6项,获得授权专利15项,目前已发表论文30余篇。2020年8月,姜鹏作为作者之一的两篇文章已经被英国《自然》杂志正式接收。

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