世界第一“天眼”掃描蒼穹

2008年12月26日，中國天文學家在貴州省平塘縣正式啟動了全球最大射電望遠鏡“FAST”（500米口徑球面射電望遠鏡）工程的建設。在世界上正在建造及計劃建造的單口徑射電望遠鏡中，“FAST”的口徑最大（500米）、探測能力最強。

“70年翻不動一頁書”

與人們熟悉的望遠鏡不同，射電望遠鏡既沒有高高豎起的望遠鏡鏡筒，也沒有物鏡、目鏡，看上去更像是一口大鍋。這是因為它接受的不是可見光，而是天體射出的無線電波。千百年來，人類大多是通過可見光波段觀測宇宙。事實上，天體的輻射覆蓋整個電磁波段，而可見光只是其中人類眼睛可以感知的一部分。

射電望遠鏡正是將那些看不見的電磁波，通過天線收集起來，然后傳送給接收系統放大并轉變成儀器能夠記錄的信號，供天文學家分析。自美國貝爾實驗室的卡爾·央斯基1933年接收到來自銀河系的射電信號以來，近代天文學許多重大發現都基于射電望遠鏡的發展。

巨大的天線是射電望遠鏡最顯著的標志，它的種類很多，有拋物面天線、球面天線、螺旋天線等。最常用的是拋物面天線，也就是我們看見的“大鍋”。天線對射電望遠鏡來說，就好比眼睛，作用相當于光學望遠鏡中的物鏡，負責收集微弱的宇宙無線電信號。

但來自太空的無線電信號極其微弱，70多年來所有射電望遠鏡收集的能量加在一起還翻不動一頁書。因此，天文學家一直試圖建造巨型射電望遠鏡。但由于自重和風載引起的形變，傳統的可轉動射電望遠鏡的天線最大口徑不能超過100米，否則收集到的信號就無法準確地聚焦到接受系統上。

30個足球場大的天然鍋架

于是，天文學家們把目光轉向了地球上固有的地形地貌——利用天然的洼地作為支架，建造巨型射電望遠鏡。這就有了既不架在山頂，也不像“哈勃”那樣遨游太空，而是架在洼地中的“FAST”。

從1994年起，天文學家們就開始尋找適合建造“FAST”的臺址，最終在黔南平塘縣選中了大窩凼。

大窩凼距平塘縣城約85公里，是喀斯特地貌所特有的一大片漏斗天坑群。周圍3座山峰呈三足鼎立之勢，每座距離都在500米左右，中間的洼地正好形成一個天然的鍋架，又大又圓，剛好可以穩穩當當地盛下“FAST”這口“大鍋”。

工程人員在洼坑內先用約10000根鋼索連成一張大網，然后在上面鋪設4600多塊三角形的反射板，最終形成一個巨型反射面，即“FAST”的天線。天線的接收面積達到20萬平方米，相當于30個足球場，猶如一只鑲嵌在地面的巨大“天眼”，性能將大大超過傳統的射電望遠鏡。

反射板由促動器控制，可以進行整個反射面的主動變形。此外，采用輕型索拖動機構和并聯機器人，實現望遠鏡接收機的高精度定位。也就是說，這個巨大的“天眼”還可以根據需要在洼地上轉動。

這項重大科學工程的投資為6.67億元人民幣，預計2014年建成。與號稱“地面最大機器”的德國波恩100米口徑射電望遠鏡相比，“FAST”的靈敏度提高了約10倍（注：靈敏度是衡量射電望遠鏡性能的重要指標之一，它是指射電望遠鏡“最低可測”的能量值）。

尋找地外文明

“FAST”建成后，天文學家能夠利用它具體做些什么呢？

作為一個多學科基礎研究平臺，它將在宇宙大尺度物理學、物質深層次結構和規律等眾多基礎研究領域提供發展和突破的機遇，也將推動中國高科技領域的發展。

“FAST”可以將視界延伸至宇宙邊緣，觀測暗物質和暗能量，尋找第一代天體；還可以用一年時間巡視約7000顆脈沖星，并有望發現奇異星和黑洞雙星等。

此外，對于長久以來困擾人類的地外文明疑問，“FAST”將搜尋識別可能的星際通訊信號，或許能幫助科學家揭開地外文明的“冰山一角”。天文學家認為，與地外文明通訊的唯一可行的方法，就是尋找來自地外文明的信號，它比發射探測器去登門拜訪外星人要可行得多。

在這類觀測項目中，“鳳凰計劃”最為著名。它始于1994年，正使用射電望遠鏡對來自鄰近的大約1000顆類太陽星周圍的無線電信號進行系統的搜索和辨認。

“FAST”也許會給我們帶來巨大的機遇。即使沒有那份運氣，也可以像美國宇航局微波巡視計劃那樣，同時掃描上億個頻率，診斷微弱的空間窄帶訊號，其國家安全方面的價值不言自明。

（摘自《中國新聞周刊》2009年第2期原標題為《世界第一“天眼”落戶貴州》本刊有刪節）