身在洼地

却能捕捉

遥远星系的极微弱信号

这就是我国米口径

球面射电望远镜

“中国天眼”的过人之处

目之所及

即是“光年之外”

“功力”强大

洞悉深暗宇宙

山廓作眼睑，圈梁是眼眶，反射面板当眼球，馈源舱为瞳孔——高空看它，银色巨“眼”，气象非凡：它的口径达米，相当于30个足球场的接收面积，光反射面板就有块；除了大，值得骄傲的还有，“中国天眼”FAST是世界上灵敏度最高的射电望远镜。今天是FAST落成七周年的日子，让我们一起了解一下FAST的建造初衷、到目前为止FAST都取得了什么样的科研成果，以及接下来FAST还有可能会给我们带来什么。

FAST都在观测什么？

众所周知，天文学是一门高度依赖观测设备的科学。没有观测设备，只能开展理论研究或者根据别人的资料进行研究。

FAST是一台射电望远镜，会在射电波段观测太空。射电波段的发现源于一次非常偶然的事件，对于射电天文学的研究，让我们有四个非常重要的新发现，即脉冲星、星际分子、微波背景辐射、类星体。其中，对于脉冲星的观测就获得了包括中子星的发现和引力波两项诺贝尔奖。

FAST有什么特点？

FAST作为球面望远镜，与传统望远镜有所不同。传统望远镜都是采用抛物面，将接收机放在抛物面的焦点上，就可以进行信号收集。那么球面和抛物面有什么区别呢？它们会有多大的偏离距离呢？这是很多人不曾设想的问题。上世纪90年代中国天文学家南仁东和他的同事通过计算，只要选择合适的交比，一个米的抛物面，跟球面偏离只有0.47米，大概是1.5‰左右，出乎了很多人的意料，也就是这0.47米的偏离，成为了FAST建立的基石。

有了这个概念之后，就可以先建一个基准球面，稍微改变一下反射面形状（0.47米），就可以在这个球面上形成一个米的抛物面。当我们在观测不同的天区的时候，只需要在不同的位置形成抛物面就可以，余下的问题是怎么把接收机以正确的姿态放在交点位置上。

概念虽然简单，但是完善却花了大概十几年的时间，这个抛物面到底怎么变形？用什么载体变形？接收机用什么方式控制到交点上？这都是一直在探索的。最后FAST的系统是这样的：将近万根钢索形成的索网，挂在一个米口径的环梁上，这个索网有两千多个主索位点，每个主索节点设置一根控制索，固定在地面的作动器上。科学家通过作动器控制就可以改变这个反射面形状，在它局部区域形成米的抛物面，上面有6套索驱动，控制一个30吨的馈源舱，并在舱里面装上接收机，把它控制到交点位置上。同时设立了20台全站仪，用来测量反射面形状和接收机的位置姿态，保证了接收机姿态的控制。最后形成了FAST这架极其复杂的望远镜系统。

“中国天眼”的成绩单

正式验收两年，它就已发现约颗脉冲星，成为世界上发现脉冲星效率最高的设备。截至今日，科学家通过FAST发现的脉冲星数量已经超过颗，这个数量是同一时期、国际上所有射电望远镜发现脉冲星总数的5倍以上。作为大质量恒星死亡后的残骸，脉冲星长期以来都是天文和物理的前沿研究领域，对其发现和研究，是国际上大射电望远镜关键科学目标之一。“中国天眼”，已经成为世界上最强大的脉冲星搜寻利器！

年观测时长超过5小时，已远超国际同行预期的工作效率；基于观测数据发表的高水平论文达到余篇……其中，快速射电暴（宇宙中最明亮的射电暴发现象）研究成果发表于国际科学期刊《自然》杂志，使得我国相关科研团队迅速成为国际快速射电暴的核心研究力量。年1月6日，《自然》杂志以封面文章形式发表“中国天眼”中性氢谱线测量星际磁场的重大进展，人类破解恒星诞生谜题又前进了一步。

未来FAST还会带给我们无数想象

按照科学目标和相关战略规划，“中国天眼”还确立了多个优先和重大项目，包括多科学目标漂移扫描巡天、中性氢星系巡天、银河系偏振巡天、脉冲星测时、快速射电暴观测等。

FAST不仅可以用于科学研究，还可以用于实际应用。比如将FAST跟主动雷达配合的话，将有可能在一千公里级轨道上看到毫米级水平，即观测到地球同步轨道上50毫米范围内的物体。要知道现在航天发射任务都依赖于碎片的通量模型，需要躲开碎片，找到合理的发射窗口。但是此前通量模型都是用国外的模型，现在有了FAST，我们完全可以建立自主可控的通量模型。

此外，FAST还可以帮助我们进行近地天体预警。比如年，有一个小行星在地月六分之一距离与我们擦肩而过，人类之所以没有测到，是因为它来自太阳的方向，强烈的太阳光让我们无法清晰地用光学望远镜观测到小行星。但是如果用射电波段去观测的话，就有可能更早地把它探测到，所以它将来将会是一个近地天体防御的重要的战略支撑。

未来，FAST还会带给我们无数的想象，比如在FAST上加个发射装置，又能做更多好玩的事情，让我们一起期待“中国天眼”给我们带来更多新奇的东西。

综编：《光明日报》（记者詹媛）、

“科普中国”

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkgx/3400.html