位于貴州省平塘縣的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST是世界第一大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，被譽(yù)為中國(guó)“天眼”。它歷經(jīng)22年于2016年正式建成啟用，開(kāi)始接收來(lái)自宇宙深處的電磁波。至今，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)43顆脈沖星，為我國(guó)天文觀測(cè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。

正在建設(shè)中的FAST射電望遠(yuǎn)鏡，兩千多個(gè)促動(dòng)器地錨基礎(chǔ)相互連接后將組成防雷綜合地網(wǎng)。

FAST望遠(yuǎn)鏡所在的云貴高原是我國(guó)的雷電多發(fā)區(qū)，這里的全年雷暴天數(shù)是北京的近兩倍，平均雷電強(qiáng)度是北京的3倍以上。要確保FAST望遠(yuǎn)鏡正常運(yùn)行，防雷十分關(guān)鍵。27歲的張仲作為總設(shè)計(jì)師帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)擔(dān)負(fù)起了“天眼”防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，在他們的精心保駕護(hù)航下，“天眼”投用以來(lái)，沒(méi)有發(fā)生大面積雷擊設(shè)備故障，沒(méi)有對(duì)觀測(cè)產(chǎn)生任何不良影響。在前不久由北京市科學(xué)技術(shù)研究院舉辦的第二屆“創(chuàng)新大工匠”評(píng)選中，張仲也因此獲得了“創(chuàng)新大工匠”的殊榮。

說(shuō)起建筑物防雷，張仲笑道自己并非“科班”出身，當(dāng)年他在軍校讀的是無(wú)線電移動(dòng)通信技術(shù)專業(yè)。入學(xué)前，張仲在四川西昌某基地部隊(duì)的供電部門(mén)工作，大學(xué)畢業(yè)后又回到了原單位。

位于川西南山區(qū)的西昌雷電密集，而部隊(duì)設(shè)備系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)又不可能完全依賴地方單位，必須自力更生，開(kāi)展一些防雷研究。張仲說(shuō)，當(dāng)時(shí)供電部門(mén)會(huì)采取一些傳統(tǒng)防雷措施，比如搭建避雷針，可這些辦法只能對(duì)付直接雷，而一些感應(yīng)雷還是可以在近地面產(chǎn)生高壓靜電場(chǎng)，從而間接擊穿設(shè)備的�！爱�(dāng)時(shí)為了防止設(shè)備被雷擊壞，通信站遇到雷雨天氣時(shí)只好將重要設(shè)備關(guān)機(jī)、拔線，這是無(wú)奈選擇，但肯定不正常，部隊(duì)是要隨時(shí)準(zhǔn)備打仗的，哪能讓老天爺說(shuō)了算�！�

在軍校讀書(shū)期間，張仲系統(tǒng)學(xué)習(xí)了電磁場(chǎng)知識(shí)，這讓他對(duì)雷電發(fā)生、破壞的機(jī)理有了更深入的了解。回到基地后，他主動(dòng)請(qǐng)纓為通信站做了一套防雷設(shè)施，改進(jìn)了線路接地，做了防感應(yīng)雷的屏蔽，使得這座通信站的防雷能力大幅提高，“后來(lái)再出現(xiàn)雷雨天氣時(shí)，我們悄悄地做了測(cè)試，沒(méi)有關(guān)閉通信設(shè)備，證明防雷效果很好。”張仲說(shuō)，這等于保下了這座通信站，它從此可以全天候運(yùn)行。2006年張仲轉(zhuǎn)業(yè)前還為通信站編寫(xiě)了一本防雷技術(shù)手冊(cè)，受到部隊(duì)官兵的高度認(rèn)可。

2006年，張仲轉(zhuǎn)業(yè)后加入北京萬(wàn)云科技開(kāi)發(fā)有限公司。這是北京市氣象局的直屬企業(yè)，主要提供氣象數(shù)據(jù)服務(wù)、氣象氣候?yàn)?zāi)害防御評(píng)價(jià)、防雷設(shè)施設(shè)計(jì)及施工等業(yè)務(wù)。防雷設(shè)計(jì)及施工業(yè)務(wù)正是最吸引張仲的地方，“盡管我剛來(lái)的時(shí)候，防雷這一塊業(yè)務(wù)主要是面向普通建筑以及一些古建筑，但后來(lái)我們的業(yè)務(wù)得到拓展，向著雷達(dá)、望遠(yuǎn)鏡等高科技設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展�！彼�說(shuō)。

很快張仲獲得了小試身手的機(jī)會(huì)，當(dāng)年下半年，正在實(shí)施的“探月工程”在北京密云和云南昆明建設(shè)了兩座地面應(yīng)用觀測(cè)系統(tǒng)，需要布設(shè)防雷設(shè)施，萬(wàn)云公司承擔(dān)了設(shè)計(jì)任務(wù)。這對(duì)張仲來(lái)說(shuō)挑戰(zhàn)不小，此前他見(jiàn)過(guò)最大的衛(wèi)星接收天線直徑也就十幾米，可這兩座天線口徑分別達(dá)到50米和40米，“各種線纜交錯(cuò)，復(fù)雜程度超過(guò)了我的想象�！睆堉俳榻B，留給他們的時(shí)間只有兩三個(gè)月。為此，他和同事奔波于密云和昆明，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，終于攻克了防范直擊雷、閃電感應(yīng)、閃電電涌等多種雷電危害的技術(shù)難題，讓這兩套設(shè)備順利投入使用。

2007年汛期，兩處設(shè)備都經(jīng)受住了雷電的考驗(yàn)，當(dāng)年10月“嫦娥一號(hào)”順利發(fā)射升空，正常運(yùn)行，張仲這才放下心來(lái)，“我們之前對(duì)客戶的承諾是不會(huì)發(fā)生大面積雷電擊穿，但最后這些防雷設(shè)施的表現(xiàn)好于我們的預(yù)期�！�

張仲在FAST工地勘察防雷點(diǎn)位5天勘察上千個(gè)防雷點(diǎn)位

轉(zhuǎn)眼到了2012年底，正在休假的張仲接到了公司的電話，要為正在建設(shè)的FAST射電望遠(yuǎn)鏡做防雷設(shè)計(jì)。為此，公司成立了工作組，開(kāi)始全力準(zhǔn)備，當(dāng)時(shí)參與項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)的還有四五家企業(yè)，張仲被公司任命為項(xiàng)目組總設(shè)計(jì)師。

按照要求，競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)“中標(biāo)”前需要提交設(shè)計(jì)方案和思路，張仲親自帶隊(duì)前往貴州的FAST施工現(xiàn)場(chǎng)，為設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)地勘察。這差事不輕松，從貴陽(yáng)到FAST所在的平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼需要坐車5個(gè)多小時(shí)，而且最后7公里的路程還是只有拖拉機(jī)才能通行的機(jī)耕路。一路下來(lái)，大家都已經(jīng)被顛得七葷八素。

按照設(shè)計(jì)，整個(gè)FAST需要布設(shè)2260個(gè)促動(dòng)器，以便隨時(shí)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的主動(dòng)反射面，最大限度收集宇宙電磁波，每個(gè)促動(dòng)器都必須做好防雷保護(hù)。這些促動(dòng)器均勻分布在望遠(yuǎn)鏡的各塊反射面板，這意味著勘察要跑遍整個(gè)窩凼。窩凼有多大？張仲告訴記者，它位于群山岙中，和望遠(yuǎn)鏡尺寸相匹配，直徑約500米，深約300米，“等于我們每天要爬N次百米高山。”張仲說(shuō)。除此以外，望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)單位在附近的山頂還建設(shè)了一個(gè)測(cè)量基墩，也需要做防雷設(shè)計(jì)。上山幾乎沒(méi)有路，張仲帶著同事用了4個(gè)小時(shí)才爬到山頂，獲得了勘察參數(shù)。

就這樣，張仲和同事僅用了5天時(shí)間，就完成了上千個(gè)點(diǎn)位的勘察，寫(xiě)出了1萬(wàn)多字的高質(zhì)量的勘察報(bào)告。最終，他們擊敗了所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，正式接手“天眼”的防雷設(shè)計(jì)。

張仲在百米高位置的測(cè)量基墩上勘察防雷點(diǎn)反其道而行破解防雷難題

張仲介紹，作為世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST有上千個(gè)系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)，上萬(wàn)條電器線纜。如何防雷，國(guó)外沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)可以參考。FAST所在的云貴高原又是雷電多發(fā)區(qū)，這里全年的雷暴天數(shù)是北京的近兩倍，平均雷電強(qiáng)度是北京的3倍以上，防雷難度之大可想而知。

跟普通建筑設(shè)施不同，F(xiàn)AST的各主要結(jié)構(gòu)都不是剛性連接的，而是通過(guò)索、軸、錨等進(jìn)行柔性連接，一些專家此前很擔(dān)心：如果雷擊產(chǎn)生的強(qiáng)電流反復(fù)在這些連接組件上傳導(dǎo)，會(huì)不會(huì)導(dǎo)致組件的性能下降?為此，項(xiàng)目組最早的設(shè)想是在圍繞望遠(yuǎn)鏡的六座百米高的饋源支撐塔上鋪設(shè)避雷線�？蓡�(wèn)題隨之而來(lái)，如果密集布設(shè)避雷線，就如同在望遠(yuǎn)鏡上方編織了一個(gè)金屬網(wǎng)，這會(huì)大大影響它接收電磁波信號(hào)的效果。

怎么辦？張仲把自己關(guān)在屋子里想了好幾天，終于豁然開(kāi)朗，“我們總是考慮鎖、鏈、軸承這些設(shè)備承受不了雷電帶來(lái)的危害，可事實(shí)上它們就一定承受不住嗎？為什么總在空中的饋源塔做文章，不去近地面想想辦法�！彼�說(shuō)，雷雨云底部多呈現(xiàn)負(fù)電荷，這樣就會(huì)在6根均勻分布在上空公里級(jí)長(zhǎng)度的饋源支撐索上感應(yīng)正電荷；支撐索又會(huì)在500米口徑主動(dòng)反射面上感應(yīng)負(fù)電荷，只要我們?cè)谥鲃?dòng)反射面下方安裝一張巨型綜合地網(wǎng)，這樣主動(dòng)反射面就會(huì)在綜合地網(wǎng)上感應(yīng)等量的負(fù)電荷，正負(fù)電荷相互中和，不管在空間哪一層都形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定電荷面，避免在FAST饋源支撐索、主動(dòng)反射面上發(fā)生劇烈雷暴。這樣只需把防雷設(shè)計(jì)中心放在做好節(jié)點(diǎn)電氣連接、設(shè)備等電位及接口電涌防護(hù)就可以了。