中國“天眼”升級 ，巡天提速五倍

5月17日，“中國天眼”500米口徑球面射電望遠鏡正在安裝國際上首臺19波束L波段接收機，預計6月初投入使用。這臺目前國際上最為先進的19波束饋源接收機，由中澳科學家聯合研制。啟用后，“天眼”巡天速度將提高5—6倍，同時，也將拓展更多的科學觀測目標。

世界最大的單口徑球面射電望遠鏡，又被形象的稱作中國“天眼”，位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特洼坑中，是由國家科教領導小組審議確定的國家九大科技基礎設施之一，采用中國科學家獨創設計和我國貴州南部喀斯特洼地的獨特地形條件，建設的一個約30個足球場大小的高靈敏度巨型射電望遠鏡。“天眼”工程由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構成。

中國“天眼”有多大？沿著“天眼”的圈梁走一圈用時43分鐘。“天眼”的“眼眶”是一圈鋼鐵結成的圈梁，登上圈梁往下看，巨大的天坑里，星羅棋布地排列著一個個“網結”。“天眼”的圈梁被50根6米到50米高低不等的鋼柱支在半空，周長約1.6公里。“天眼”口徑有500米，組成的球形反射面相當于30個足球場大小。

1. “天眼”功能用途

“天眼”可把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊數據下行速率提高100倍。其應用價值可以是為自主導航這一前瞻性研究制作脈沖星鐘；診斷識別微弱的空間訊號，為國家安全服務；提供高分辨率和高效率的地面觀測；跟蹤探測日冕物質拋射事件，服務于太空天氣預報。

“天眼”項目的科學意義非常重大。建設望遠鏡是瞄準21世紀的科學前沿，尋找暗物質、暗能量。宇宙中有99%的質量和能量知道它的存在，但不知道它的特性是什么。“天眼”不僅讓中國的天文學家為之振奮，全世界的天文學家也在緊盯著它——寄希望于這個最大的“天眼”或許能找到外星人，并解開宇宙起源之謎。

國家天文臺“天眼”工程技術人員介紹說，探聽地球之外的音訊，“天眼”的能力和其大小息息相關。簡單來說，眼睛越大，看得越遠。尤其特殊的是，這只“天眼”并非“死眼”， “天眼”的索網結構可以隨著天體的移動自動變化，帶動索網上活動的4450個反射面板產生變化，足以觀測到更大天區的天體，同時，饋源艙也隨索網一同運動，采集天體發射的無線電波。如同人類轉動自己的眼珠，調整視線的指向，遙遠的太空對它來說將不存在方向上的死角。

中國“天眼”的視野有多遠？據專家介紹，哪怕是遠在百億光年外的射電信號，中國“天眼”也有可能捕捉到，還可能發現高紅移的巨脈澤星系，實現銀河系外第一個甲醇超脈澤的觀測突破；用于搜尋識別可能的星際通訊信號，尋找地外文明等等。

2.“天眼”發展影響

國家天文臺副臺長、“天眼”工程常務副總指揮鄭曉年強調，“天眼”建成后，將有能力巡視宇宙中的中性氫、探測星際分子、觀測脈沖星、搜尋星際通訊信號。“天眼”作為一個多學科基礎研究平臺，能用一年時間發現約7000顆脈沖星，研究極端狀態下的物質結構與物理規律；有希望發現奇異星和夸克星物質；發現中子星——黑洞雙星，無需依賴模型精確測定黑洞質量；通過精確測定脈沖星到達時間來檢測引力波；作為最大的臺站加入國際甚長基線網，為天體超精細結構成像。

中國“天眼” 建成后，與號稱“地面最大的機器”德國埃菲爾斯伯格100米口徑望遠鏡相比，其靈敏度能提高約10倍；與被評為人類20世紀十大工程之首的美國阿雷西博300米口徑射電望遠鏡相比，“天眼”的靈敏度是其2.25倍。

“天眼”工程由中科院國家天文臺主持，全國20余所大學和研究所的百余位科技骨干參加此項工作。2007年7月“天眼”項目正式立項。2011年3月25日，“天眼”工程正式開工建設。世界最大球面射電望遠鏡于2016年9月25日竣工。

3. “天眼”升級，巡天提速

盡管之前使用的超寬帶單波束接收機觀測能力有限，“中國天眼”仍發現了14顆新脈沖星。新近發現的毫秒脈沖星，再次凸顯了“中國天眼”在脈沖星搜尋上的巨大潛力。2015年，我國和澳大利亞簽訂合同進行19波束接收機研制。歷經1年多，經中澳科學家聯手，成功研制出世界上第一臺19波束L波段接收機。這臺接收機重1.2噸，造價2000多萬元。

據“天眼”項目接收機系統總工程師金乘進介紹，19波束L波段接收機靈敏度最高，正式投用后，“天眼”巡天效率將大幅提高，在脈沖星搜索和譜線觀測等方面，將發揮重大作用。安裝現場的澳大利亞CSIRO項目負責人道格拉斯·海曼說，19波束L波段接收機的成功研制，是基于CSIRO多年的技術積累。此前，世界上最先進的13波束接收機，也是由CSIRO研制的。

隨著19波束L波段接收機的投入使用，“中國天眼”觀測時將會獲得射電源更精確的定位圖像，發現更多的脈沖星，并能觀測宇宙中不同距離不同方向的中性氫1.4GHz譜線，以更好地探索宇宙歷史，甚至搜尋可能存在的外星文明。

從“天眼”副經理兼辦公室主任張蜀新處了解到，目前，“天眼”已經與中國電信貴州公司簽署合作協議，同時，位于貴州師范大學內的“天眼”早期科學數據中心正在進行擴容。