科普 | “中国天眼”(FAST)与它的科普探索之路
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2025-05-01 00:41:45
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国家重大科技基础设施(以下简称“重大设施”)是具有国家属性的科技行动 ,也是有重大科学目标和广泛社会影响的大规模科学研究项目,通常涉及复杂的科学问题、高新技术和大量工程的投入,需要跨学科、跨领域、跨地区的协调与合作。 重大设施的建设发展对国家科技、教育、经济和社会发展具有深远的影响力。

纵观我国近年来规划建设的77个重大设施,34个已建成运行,部分设施综合水平迈入全球第一方阵。重大设施一方面推动了国家科技发展与创新,还兼具开拓科学文化新赛道、提升全民科学素养的重要作用。所以重大设施的科普功能有待深入挖掘,使之转化为社会、科技、人文持续发展的价值。

从500米口径球面射电望远镜(FAST,以下简称“中国天眼”)工程勘察论证、预研、立项、建设、运行过程的科学传播,总结归纳具有中国特色的重大设施科学传播模式,深入“老少边穷”地区开展多方位的民间科普、大众科普,坚定文化自信,对把中国科技工程成功的经验提升为中国发展的理论具有重要意义。

1“中国天眼”的建设背景和成功意义

国家“十一五”重大设施建设项目“中国天眼”是我国独立自主建设并具有中国知识产权的国家重器,国家总投入建设费11.5亿元。“中国天眼”的科学目标是探索宇宙奥秘、观测脉冲星、参加国际甚长基线射电干涉测量(VLBI)网观测、探测星际分子,以及搜寻可能的星际通信讯号。作为前沿导向的探索性基础研究的重大设施,“中国天眼”是世界单口径最大、最灵敏的地空高科技智能设施,它将人类探测宇宙的视野推向新的深度;同时,“中国天眼”在国家重大需求方面也有重要应用价值,“中国天眼”的建设经验将对我国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。

“中国天眼”的建设构想始于30年前的1994年(表1),那时全球面临无线电环境干扰恶化,全世界的射电天文学家在日本京都开会提出尽快建设大射电望远镜,保护宇宙探索的窗口,延伸宇宙观测的视野。

“中国天眼”项目自2020年国家验收以来,取得了一系列重大科学成果。其仪器综合性能超越了当时世界最大的美国阿雷西博305米口径的射电望远镜;“中国天眼”目前发现的新脉冲星数量已超过1000颗,这相当于全球天文学家自1967年以来发现4000多颗脉冲星总数的1/4,“中国天眼”还发现了多次重复的快速射电暴,这极大地扩展了天文学家认识宇宙的新视野。“中国天眼”的成功不仅成为中国科技创新发展的重要里程碑,也对推进世界天文学事业发展、开拓人类宇宙视野具有重大意义;而且还对我国重大设施建设,以及贵州教育、科技、旅游、科普和大数据产业的发展具有重要的推动作用。

2“中国天眼”的科学传播模式

2.1多层次立体科学传播结构,全域科学传播格局

“中国天眼”工程建设和研究的科学家们走出实验室,开展科研学术交流、从事天文人才培养,积极参与公众和青少年的科学传播活动,打造“中国天眼”多层次立体科学传播结构,开拓全域科学传播格局。

学术交流类科学传播

学术交流是重大设施开展科学传播非常重要的一环,国内外科技人员需要通过学术交流来了解其他领域的研究进展和面临的问题,与各领域专家进行科技成果分享与合作。围绕“中国天眼”开展的学术交流类科学传播主要分为2类,即天文领域的交流活动、跨学科领域的合作共享活动。天文学作为基础学科历来是重大理论突破和颠覆性技术的源头,其通过革新人类宇宙认知及推动科技范式跃迁,已成为具有战略价值的创新枢纽。除了中国科学院主办的国际射电天文论坛外,贵州省科学技术协会及贵州省有关部门还举办了将近百场天文科技活动。参与者包括来自海外的顶尖天文学家、国内天文学界与“中国天眼”工程相关领域的学者专家等,大家会聚一堂共同开展密切的国际合作。

“中国天眼”建设涉及了众多高科技领域,如无线电天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理、大尺度钢架结构、超越国际工业标准的抗疲劳索网支撑系统、光机电自动化机器人等。近年来,针对各领域需求,科技工作者开展“中国天眼”跨学科交叉应用的学术交流日益增多,例如:2021年,“中国天眼”对全球开放国际科学合作;2022年,开展跨界交流碰撞思想火花的“秒聚青科·走近中国天眼”创新论坛;2023年,举行“中国——东盟内陆开放经济合作与发展论坛”;每年在贵阳市举办中国贵阳国际大数据产业博览会等。“中国天眼”的学术交流类科学传播活动成为贵州高新技术产业对外合作交流的平台。还有,中国科学院院士和各职能部门负责人带头走出“大门”,通过“院士专家贵州行”和“科技入黔”系列学术交流活动,围绕“中国天眼”的需求开展调研,举办科技论坛、学术演讲、座谈交流,推动“中国天眼”的科学产出和科学传播。

天文人才培养与科普

依托重大设施在高端科技人才培养上的资源特色,发挥跨学科合作共建优势,2014年,中国科学院国家天文台(以下简称“国家天文台”)与贵州师范大学共同签署了“FAST早期科学数据中心”,为FAST数据管理、数据综合分析与应用提供了重要支撑保障。黔南师范学院2013年成立院士工作站,聘请中国科学院院士李家明、武向平等著名天文学学者为客座教授;2016年开设了贵州省第一个天文学专业,与国家天文台签订联合培养协议,武向平担任该专业的带头人,培养天文学专业应用型人才。2020年,国家天文台与贵州师范大学共建的“南仁东班”,聘请中国科学院院士汪景琇任班主任,组织中国科学院专家授课、带领本科生和研究生参与天文学前沿课题研究。通过合作研究、开展各类天文培训等方式共建天文学科,联合培养科研科普人才。2021年,国家天文台与贵州师范大学签署共建“中国天眼联合研究中心”的合作协议,助力天文学科和天文教育事业发展;进一步,签订合作协议共建“天文大数据联合实验室”,打造天文大数据科研团队,联合培养更多运行“中国天眼”、分析“中国天眼”数据的专业人才,为“中国天眼”的运行和相关配套建设输送科技人才,同时也将贵州高校打造成国内一流的天文教育和天文科普基地。2024年,贵州省黔南布依族苗族自治州科技局还邀请云南天文台韩占文院士现场指导工作,并组织公众与中学生的天文学科普报告会。

公众和青少年科普

通过建立信息共享平台,设计开发“中国天眼”App、开通公众号,吸引公众参与天文科普研学,传播科学家精神、科学探索文化,激发公众和青少年对天文知识的关注和兴趣。基于建立的“中国天眼”科普基地、南仁东纪念馆、天文体验馆、天文时空塔等科普基础设施,开发以天文科普为核心的天文阅读品牌,开发天文探秘、时代楷模和“中国天眼”探索等课程,设计出丰富多样的天文科普研学路线,如天文科普+探险、“中国天眼”科普+民俗、“中国天眼”科普+非遗传承等多种研学路线。除此之外,还通过其他方式开展青少年科普工作。

2.2院省资源共建,中央地方联动,走进企业院校

“中国天眼”建设初期,为得到来自地方政府的场地、水电、建筑、交通、通信、地质勘察、无线电频率保护等支持,促进“中国天眼”项目建设关键技术问题的及时解决,国家天文台与贵州省科技厅、贵州省各院校/企业合作组建攻关团队,在此合作基础上促成了中国科学院所属相关院所与贵州院校、企业建立长期合作关系,为贵州省新兴产业发展和“中国天眼”面向政府、院校和企业的高层次科学传播创造了有利条件,形成了一套“院省资源共建,中央地方联动”的有效科学传播策略,得到了当地政府、院校、企业的大力支持。

2012年,贵州省设立由国家天文台管理的贵州省射电天文台,贵州省黔南布依族苗族自治州专门设立天文局来支持“中国天眼”建设,“中国天眼”项目成员分别挂职黔南布依族苗族自治州副州长及平塘县副县长,其职责主要为协调指导“中国天眼”在当地的具体建设(如道路交通、煤水电气等),同时涉及了科研科普的部分工作,这从行政结构上确立了“中国天眼”科学传播的战略发展。

2015年,国家天文台与黔南民族师范学院签订了《中国科学院国家天文台·黔南民族师范学院战略合作框架协议》和《共建天文应用与科普基地协议》。此后,地方科研创新水平与科学传播产业链得到了全方位发展。国家天文台与贵州大学、贵州师范大学、黔南民族师范学院等高等院校开展多领域、深层次的合作研究,在天文学、通信、电子信息、大数据等领域为贵州省天文研究和技术服务业的大发展培养、输送科技人才和科普人才,为黔南布依族苗族自治州成为全球知名的天文科普示范基地奠定了坚实的基础。

“中国天眼”所在的贵州省曾是脱贫攻坚的主战场,随着“中国天眼”的建成和中国FAST射电观测阵列先导阵和扩展阵等项目的推进,相关的科学传播品牌也成为了地方文旅经济发展的引擎之一。

2.3多领域科学传播合作,创新传播形式

“中国天眼”在科学传播领域开展了广泛而深入的合作,探索出一条多元化、跨领域的传播路径;通过与文化、艺术、教育、媒体等多个领域的合作,形成了全方位的传播矩阵。

在文化与艺术领域,“中国天眼”与博物馆、科技馆、美术馆合作,打造联动展示平台,并与中国邮政集团公司合作发行《科技创新》纪念邮票及“中国天眼”系列纪念邮品;同时,与绘画艺术家合作创作《中国“天眼”》大型版画作品,以艺术形式展现科学之美。此外,“中国天眼”创新传播形式,走出传统模式,将科研数据和科技成果与中国传统文化进行有机融合。

在展会与活动方面,“中国天眼”积极参与文博会、科博会、服贸会等大型展会,通过模型展示、视频资料和互动体验项目,向公众介绍“中国天眼”在天文学领域的突破性进展。

在媒体与节目创作领域,“中国天眼”与电视台、话剧团等合作,出品了多种作品,包括中央电视台《国家宝藏·展演季》第3期“星汉灿烂”节目、先锋实验性音乐作品《天·眼》、现实题材动画片《天眼之父南仁东》、电视剧《中国天眼》和话剧《天眼之魂》,通过多样的形式传播科学精神。

在教育与研学方面,“中国天眼”与黔南布依族苗族自治州政府合作建立全国大中小学生研学实践教育基地,筹备“中国天眼”研学实践教育论坛,建设“时代楷模”南仁东先进事迹馆,并出版相关教学、科研和科普书籍,为青少年提供了丰富的学习资源。

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