中国“天眼”将捕捉百亿光年外信号

　　这张2014年7月16日拍摄的资料照片显示正在建设中的500米口径球面射电望远镜。

　　超级望远镜有多大？

　　FAST口径有500米，有近30个足球场大的接收面积。其主反射面的面积达25万平方米，由近460000块三角形单元拼接而成。它的圈梁被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空，周长约1.6公里，绕走一圈约要40分钟。

　　性能如何？

　　与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST的灵敏度提高约10倍；与被评为人类20世纪10大工程之首的美国Arecibo300米望远镜相比，FAST的综合性能提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20至30年保持世界一流设备的地位。

　　有何独到之处？

　　全新的设计思路加之得天独厚的台址优势，使FAST突破了射电望远镜的百米极限，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。首先，它利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；其次，洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面，球冠反射面在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面，使望远镜接收机能与传统抛物面天线一样处在焦点上；第三，采用轻型索拖动机构和并联机器人，实现接收机的高精度定位。

　　23日，我国建设的世界最大单口径球面射电望远镜的重要设备——反射面单元面板第一批1000个单元“就位”，开始在贵州省黔南进行现场拼装。这个被誉为中国“天眼”的超级望远镜单口径500米，接收面积相当于近30个足球场。中国“天眼”为何选址黔南？长啥样？有哪些“本领”？它能找到“外星人”么？让我们一起走近这一超级射电望远镜(英文简称：FAST)。

　　世界最大单口径射电望远镜明年在中国建成

　　正在中国贵州黔南安装建设的500米口径球面射电望远镜，是目前世界上在建的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜。中国FAST工程办公室称，这一超级望远镜有望在2016年建成，建成后将成为世界级射电天文研究中心。

　　射电望远镜，可不是肉眼观测的普通望远镜，它是当今世界上最顶尖级的太空望远镜。

　　射电，是比红外线频率更低的电磁波段。射电望远镜，跟接收卫星信号的天线锅类似，通过锅的反射聚焦，把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。

　　“宇宙空间混杂各种辐射，遥远的信号像雷声中的蝉鸣，没有超级灵敏的‘耳朵’，根本就分辨不出来。”中国科学院国家天文台FAST工程首席科学家、总工程师南仁东说。

　　要想获得更远、更微弱的射电，“阅读”到宇宙深处的信息，就需要更大口径的射电望远镜。简言之，就是“锅”越大，星际穿越的距离就越远。

　　专家们指出，与德国波恩100米望远镜相比，FAST灵敏度提高约10倍。这意味着，远在百亿光年外的射电信号，FAST也有可能“捕捉”到。

　　　“天眼”为何安家贵州：地貌、地质、安静

　　打开卫星地图，贵州平塘县的地貌好似布满褶皱的大象皮肤。再提高分辨率，就能看到大大小小的“漏斗”——“天坑”群。其中有一个就是科学家寻觅十载为这个最大望远镜找的“家”。

　　天文学家在思考：如何利用天然的洼地作为支架，建造巨型射电望远镜。

　　1993年，包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议，旨在回溯原初宇宙，解答天文学中的众多难题。1995年底，射电“大望远镜”中国推进委员会，提出了利用贵州喀斯特洼地建造球反射面的“喀斯特工程”概念。

　　此后，科学家们在当地居民的帮助下，跋山涉水勘察选址。经过反复筛选，最终在平塘县克度镇找到了“大窝凼”——最适合硕大“天眼”的深深的“眼窝”。

　　FAST项目馈源支撑系统总工程师孙才红告诉记者，选址“大窝凼”有三方面原因，一是地貌最接近FAST的造型，工程开挖量最小；二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透，不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜；三是射电望远镜需要一处“静土”，“大窝凼”附近5千米半径之内没有一个乡镇，无线电环境理想。

　　“FAST周围三座山峰呈三足鼎立之势，每座距离都在500米左右，中间的洼地犹如一个天然的锅架，刚好稳稳地盛下FAST这口‘大锅’。”孙才红说。

　　“变形金锅”随天动可观测任意方向天体

　　来到“大窝凼”，你会发现总面积达25万平方米的反射面看起来像一口超级“大锅”。总长度超过1.5千米的钢圈梁，将上万根钢索牢牢固定住。若想一览FAST工程全貌，必须爬上附近的山顶。而那里正在建设的观景台，正是今后游客观赏FAST的地方。

　　孙才红说，反射面单元面板将固定在上万根钢索上，安装完成后整个反射面其实是悬在半空中的，有螺旋状公路一直通达“凼”底，供车辆和人员维护设备时通行。反射面与地面之间的空隙今后还会恢复植被，保护环境。

　　这口500米口径的大“锅”，是口名副其实的“变形金锅”。

　　“‘变形金锅’会动。FAST的索网结构可以随着天体的移动自动变化，带动索网上活动的4450个反射面板产生变化，足以观测到任意方向的天体，同时，馈源舱也随索网一同运动，采集反馈信息。”面板单元技术总师、中国电科研究员级高级工程师郑元鹏说。

　　FAST能够把近30个足球场这么大的接收面积里收集的信号，聚集在药片大小的空间里。

　　宇宙中

　　若有“外星人”很可能会被FAST发现中国天文学会理事长、中国科学院院士武向平表示，FAST建成后将弥补我国在观测领域的不足。武向平认为，FAST非常适合脉冲星的观测，可以检验广义相对论。此外，它对高能物理、极端物理、相对论的检验也都非常有意义。

　　在天文专家赵之珩看来，FAST建成后能够接收到从宇宙深处发来的无线电波，会有一系列新的发现，从而将我国在天文研究水平向世界先进行列迈出一大步。“FAST能从宇宙的今天看到很远的地方去，有助揭开宇宙起源之谜，甚至是‘地外文明’。”武向平说。

　　赵之珩认为，射电波段的观测，推动了地球人对宇宙的理解，如20世纪60年代四大发现：宇宙微波背景辐射、类星体、脉冲星和星际有机分子。现代天文学上的“两暗一黑”(即暗物质、暗能量、黑洞)还存在着许多的谜团。FAST接受和放大它们发来的微弱信号，有助于揭开这些谜团。

　　中国天文学会会员、天津市天文学会理事史志成表示，FAST将探测宇宙中遥远的信号、物质，例如电磁波、微波、激光、宇宙中的各种气体、有机物、星际物质、恒星等的辐射信息。它将对脉冲星、类星体等各种暗弱辐射源进行更精密观测，对它们的物质结构、产生机制进行深入探索，有望对认识宇宙起源与演化过程做出贡献。

　　“宇宙中的生命体或高智商‘外星人’若存在，他们的产生、遗留之信息，若存在于浩瀚天宇中，也有可能被FAST探测并接收到。”史志成说。

　　文/图据新华社