隨著第一根主索近日成功安裝，“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）”的反射面索網(wǎng)制造和安裝工程正式進(jìn)入實(shí)施階段。這一世界最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡建成后，可為中國探月工程和進(jìn)一步的深空探測提供支持，并在未來二三十年內(nèi)保持世界領(lǐng)先水平。

“地球天眼”遙觀地外文明

“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？”屈原在《天問》中的追問，代表著人類對于我們所生活于其中的宇宙的一種懵懂好奇和疑慮。宇宙起源于何處？太古洪荒的盡頭在哪里？人類在浩瀚宇宙中是否孤獨(dú)？自古以來，這些問題便縈繞在人們的心頭，層出不窮的“渾天說”、“蓋天說”也顯示著這一點(diǎn)。

隨著近代天文學(xué)的發(fā)展，人類對于宇宙的探索逐漸走出了“思想實(shí)驗(yàn)”的階段，然而即使在目前較高的科技水平下，星際旅行條件仍然不夠成熟，人們對宇宙的探索更多時候采取的是立足于地球之內(nèi)的對外觀測，故而需要借助于天文望遠(yuǎn)鏡這一遙觀宇宙的“天眼”。射電望遠(yuǎn)鏡由于可以探測到來自深空的極其微弱的電波，因而在深空探測中發(fā)揮著不容忽視的作用。

射電天文學(xué)產(chǎn)生于上個世紀(jì)三四十年代，當(dāng)時美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家用天線陣成功地接收到來自銀河系中心的無線電波。幾年之后，美國另外一個科學(xué)家在成功接收到宇宙深處的無線電波后，將之繪成第一幅射電天圖，射電望遠(yuǎn)鏡由此誕生。射電天文觀測技術(shù)的提高推動了天文學(xué)的發(fā)展，脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機(jī)分子等上個世紀(jì)60年代四個重大天文學(xué)發(fā)現(xiàn)都與射電望遠(yuǎn)鏡密切相關(guān)。

與普通光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡不同，射電望遠(yuǎn)鏡是由天線和接收系統(tǒng)等組成的，其顯著的特征就是巨大的天線。盡管沒有長長的鏡簡以及物鏡、目鏡，但是射電望遠(yuǎn)鏡諦聽宇宙的本領(lǐng)并不遜色。就FAST來說，它既不像一般太空望遠(yuǎn)鏡那樣屹立于山頂或南極之巔，也不像“哈勃”望遠(yuǎn)鏡一樣翱翔于太空，而是坐落于貴州一片具有喀斯特地貌特征的洼地之中。從空中看，F(xiàn)AST就像一口巨大的鍋，但是這口“鍋”并不是用來做飯的，而是用來接收宇宙來電的。

射電望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)于一個巨型的收音機(jī)。通過巨大的天線，射電望遠(yuǎn)鏡將微弱的宇宙電波收集起來，然后將收集到的信號傳輸?shù)骄哂袠O高靈敏性的接收系統(tǒng)上。接收系統(tǒng)在進(jìn)行信號放大以及分離噪音處理后，再通過記錄器將信號轉(zhuǎn)化為曲線。隨后，天文學(xué)家通過分析曲線來獲取來自浩渺太空中的信號。

FAST工程“千呼萬喚始出來”

近年來，隨著天文學(xué)日新月異的發(fā)展，世界范圍內(nèi)對建造新一代大射電望遠(yuǎn)鏡提出了越來越迫切的需求。各國為了占領(lǐng)天文學(xué)高地，競相發(fā)展大口徑射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST也應(yīng)運(yùn)而生。

作為世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，正如國家天文臺副臺長薛隨建所說的，F(xiàn)AST在國內(nèi)和國際天文學(xué)界均備受矚目。作為一項(xiàng)復(fù)雜的工程，F(xiàn)AST從概念的提出到立項(xiàng)、施工也經(jīng)歷了較為長期的論證和研究，甚至可以說是“千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面”。

FAST建立的初衷是為了爭取世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡國際合作項(xiàng)目落戶中國，為此，中國決定采取“筑巢引鳳”戰(zhàn)略，在國內(nèi)建設(shè)世界最大射電望遠(yuǎn)鏡。上個世紀(jì)90年代中期，北京天文臺和國內(nèi)多所科研院校聯(lián)合成立了大型射電望遠(yuǎn)鏡中國推進(jìn)委員會，隨后又提出在貴州省平塘縣“大窩凼”洼地建造500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。選址貴州，一方面是因?yàn)榭梢宰畲笙薅壤每λ固氐孛补?jié)省建設(shè)成本，減少流水對設(shè)備的腐蝕，另一方面是因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐哂锌梢暂^大限度減少地面電磁干擾的較為安靜的觀測環(huán)境。

經(jīng)過漫長的預(yù)研究后，F(xiàn)AST于2007年7月立項(xiàng)，項(xiàng)目總投資6.27億元，預(yù)計(jì)建設(shè)周期5年半。此后不久，該項(xiàng)目在貴州正式開工，根據(jù)規(guī)劃有望在2016年前后投入使用。經(jīng)過技術(shù)人員的努力，F(xiàn)AST在預(yù)研究階段和工程建設(shè)施工階段中攻克了一個又一個的難題，取得了一個又一個的成就。近日反射面索網(wǎng)制造和安裝工程的實(shí)施則標(biāo)志著FAST又取得了一個重要突破。

當(dāng)然，F(xiàn)AST也存在著一些困難，正如中國科學(xué)院相關(guān)專家在對FAST工程進(jìn)行專項(xiàng)督查調(diào)研時所表示的，項(xiàng)目進(jìn)展中存在工程概算不足等情況。由于FAST工程項(xiàng)目建設(shè)涉及大型土木、鋼結(jié)構(gòu)工程、大型機(jī)電設(shè)備等眾多交叉學(xué)科領(lǐng)域，施工和工程控制都面臨著巨大的挑戰(zhàn)，在沒有可參考借鑒經(jīng)驗(yàn)的情況下，出現(xiàn)一些情況其實(shí)也是可以理解的。

“千里眼”引領(lǐng)中國天文強(qiáng)國之路

過去十多年，中國在天文觀測領(lǐng)域取得了一些值得稱道的進(jìn)展，如建成世界上口徑最大的大視場望遠(yuǎn)鏡——郭守敬望遠(yuǎn)鏡、開辟南極準(zhǔn)空間天文觀測平臺、在上海落成亞洲最大的全方位可轉(zhuǎn)動射電望遠(yuǎn)鏡等。FAST的建成將進(jìn)一步助推中國從天文大國向天文強(qiáng)國前進(jìn)的步伐。

“不畏浮云遮望眼，只緣身在最高層?！苯ǔ珊蟮腇AST與目前國外先進(jìn)設(shè)備相比，不僅不落下風(fēng)，反而超前很多，如與號稱“地面最大的機(jī)器”德國波恩的100米口徑望遠(yuǎn)鏡以及美國Arecibo 300米望遠(yuǎn)鏡相比，F(xiàn)AST在靈敏度和綜合性能上都有大幅提高。此外，F(xiàn)AST還通過機(jī)器人控制、輕型索電力拖動，對重達(dá)萬噸的望遠(yuǎn)鏡鏡面進(jìn)行方向定位，如此一來，望遠(yuǎn)鏡能夠觀察任意一個太空方位，這也是FAST獨(dú)具特色的地方。

作為人類觀測宇宙的超級“千里眼”，F(xiàn)AST將成為中國天文學(xué)邁向世界先進(jìn)水平一個加速器，具有十分巨大的意義和價值。具體來說，F(xiàn)AST作為一個多學(xué)科研究平臺，有能力觀測暗物質(zhì)和暗能量、發(fā)現(xiàn)脈沖星以及奇異星和夸克星物質(zhì)，并可精確測定黑洞質(zhì)量。中國天文學(xué)會理事長崔向群此前在接受媒體采訪時表示：“這臺目前世界上單天線口徑最大的射電望遠(yuǎn)鏡，建成后有望在厘米波到米波的波段觀測研究中取得重大成果?！睋Q言之，F(xiàn)AST不僅可以尋找第一代天體以發(fā)現(xiàn)宇宙起源秘密，而且可以搜尋識別可能的星際通訊信號以尋找地外文明。

其次，F(xiàn)AST還將大大提高中國空間探測能力，將中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，在深空探測領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價值。

此外， FAST研究涉及天線制造、高精度定位與測量等多個高科技領(lǐng)域，而且FAST關(guān)鍵技術(shù)成果可應(yīng)用于諸多相關(guān)領(lǐng)域，將會極大地完善我國射電天文大型設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，提升我國射電天文領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力和科技競爭力。

Fast為何落戶貴州

1995年，我國天文學(xué)家提出了在喀斯特洼地中建造500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想，并選址于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣的大窩凼洼地。

據(jù)了解，望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的選址工作早在1994年就開始了。中國科學(xué)院國家天文臺的南仁東教授提出利用喀斯特洼地作為望遠(yuǎn)鏡臺址，開始了為期10余年的預(yù)研究。

東南大學(xué)土木工程學(xué)院國家預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)研究中心副主任郭正興解釋說，選址貴州喀斯特地貌是因?yàn)槟抢镉泻芏嗵烊恍纬傻摹疤炜印?，剛好適合“鍋”狀的望遠(yuǎn)鏡。山區(qū)人煙稀少，也不受射頻信號的干擾。四面環(huán)山的地形形成了天然的反射面，屏蔽了眾多人為信號的干擾。

平塘縣與貴陽市有160-170公里的距離，但是車程需要4個小時。當(dāng)?shù)鼐用袷窒∩?。選址附近沒有基站，不允許使用手機(jī)，只能通過固定電話和外界聯(lián)絡(luò)，因?yàn)槭謾C(jī)信號要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于來自宇宙的信號。（黃凰）

（原標(biāo)題：《捕獲UFO是重任之一 占地約30個足球場大小 最大射電望遠(yuǎn)鏡在黔露雛形》）