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　　“希望能有劃時代的發(fā)現(xiàn)。”科幻小說家劉慈欣早前在出席FAST項目完工儀式時這樣對媒體說。不可否認，劃時代的發(fā)現(xiàn)和望遠鏡關系緊密，望遠鏡對人類探索宇宙和地外文明至關重要。

　　9月25日，一口“大鍋”在中國貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)的大山里建設完畢。“大鍋”是百姓對它的俗稱，其實它有一個很學術的名字：500米口徑球面射電望遠鏡，簡稱FAST。按照設計，這口大鍋能夠“看”到遠在137億光年的星體。

　　提前“上崗”的“天眼”

　　在FAST完工之前，科研人員也做一些試驗觀測，檢測設備性能。沒想到，在9月17日的一次試觀測中，F(xiàn)AST就接收到了一顆距離地球1351光年的脈沖星的信號。國家天文臺副研究員錢磊說，我們試觀測得到的最好的脈沖星數(shù)據(jù)是J1921+2153星的數(shù)據(jù)。這顆星位于1351光年以外，我們現(xiàn)在接收到的這些電磁波，是它在大約1351年以前發(fā)出的。

　　大鍋其實就是天線，通過它能夠接收到遙遠星空的電磁波。這就像家用“鍋蓋天線”，鍋蓋口徑越大，能看的電視臺越多，畫面也越清晰。FAST工程總工藝師王啟明說，全世界的射電天文學家都在追求建造更大口徑的望遠鏡，以提高靈敏度。

　　在FSAT建成之前，世界有兩個最大的射電“天眼”。德國100米直徑的“埃菲爾斯伯格”和美國300米直徑的“阿雷西博”。天文學家還想要更大口徑、更高靈敏度的望遠鏡。

　　1993年在東京召開的國際無線電科學聯(lián)盟大會上，包括中國在內(nèi)的10個國家的天文學家提出建造新一代射電“大望遠鏡”的設想。他們期望，在地球的電波環(huán)境被徹底破壞之前，真正看一眼初始的宇宙，弄清宇宙結構是如何形成和演化的，只有大射電望遠鏡才能幫助人類實現(xiàn)這一夢想。如果失去這一機會，人類就只能到月球背面去建造同樣口徑的望遠鏡了。

　　中國人承擔了追求天文學家這一夢想的實踐。

　　精度到毫米的“天眼”

　　FAST靈敏度極高，能夠接收遙遠脈沖星發(fā)射的電磁波，包括極其微弱的電磁波。

　　脈沖星1967年被發(fā)現(xiàn)，是一種高速旋轉的中子星，具有超強的磁場。有的脈沖星每秒可以自轉幾百圈，就像海邊燈塔，旋轉的光柱不停地掃過地球。

　　國家天文臺副研究員錢磊說，高頻的電磁波先到達地球，低頻的電磁波有個延遲。當?shù)厍蚺c脈沖星距離很遠時，這個延遲的量就大。我們就是利用這個延遲的量來推斷脈沖星與地球的距離的。

　　FAST能有如此高的靈敏度是設計建造者追求毫米精度的結果。

　　望遠鏡是通過天線鍋(反射面)來接收信號的。FAST工程總工藝師王啟明說，主動反射面是FAST的重要組成部分，通過它的反射聚焦，把信號聚攏到一點上，提供給饋源接收機接收。

　　要安裝反射面，就需要先制造和安裝索網(wǎng)。這是世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結構。索網(wǎng)由約7000根主索和2300根下拉索組成。索網(wǎng)上鑲嵌著4450塊反射板，每塊邊長 10.4—12.4米，每塊單元重427.0—482.5公斤，厚度約1.3毫米。

　　FAST的主動反射面大約25萬平方米，相當于30個足球場的面積。FAST的設計目標就是把這覆蓋30個足球場的信號，聚集在一個藥片大小的空間里，這就必須達到毫米級精度。

　　同樣，接收無線電信號的饋源艙定位也需要控制在毫米級的水平。FAST工程副總工藝師孫才紅告訴記者，我們通過6個鐵塔下機房內(nèi)的卷揚機收放鋼索，從而驅動饋源艙在一個距離地面高140—180米、直徑為207米的空中球冠面上運動，從而精確地到達反射面的焦點位置，實現(xiàn)對射電源的跟蹤、掃描。可以說，每一部分的位移都要控制在毫米級。

　　正是這些毫米級的精細控制，才保證了FAST的高靈敏度。工程常務副經(jīng)理鄭曉年說，F(xiàn)AST的靈敏度將比德國的“埃菲爾斯伯格”提高約10倍，綜合性能將比美國“阿雷西博”提高約10倍。

　　會轉動眼珠的“天眼”

　　“這只碩大的天眼它是可以活動的。”王啟明說，根據(jù)觀測的方向，它會拉扯索網(wǎng)來變形天線鍋。如同人類轉動自己的眼珠，這樣遙遠的太空對它來說將不存在方向上的死角。美國阿雷西博望遠鏡，它是固定在地面上不動的。

　　據(jù)介紹，F(xiàn)AST靠鍋底的變形來變換天線的方向，變形是由與索網(wǎng)相連的2000多個小電機控制的。這些電機配合動作，控制著索網(wǎng)的形狀。整個變形過程，由激光定位系統(tǒng)來校準。

　　4450塊反射板形成一個巨大的球面，這個球面通過索網(wǎng)體系可以變形。索網(wǎng)中的下拉索是與促動器和地錨相連接的，需要球面變形時，促動器會拉動索網(wǎng)實現(xiàn)球面變形。變形中會在適當?shù)奈恢眯纬梢粋€300米直徑的拋物面(只有拋物面才能聚焦信號)，使信號匯聚到一點，讓饋源艙能夠接收。

　　6索并聯(lián)驅動控制系統(tǒng)是FAST項目核心部件饋源艙的主控制系統(tǒng)，它可以控制饋源艙進行姿態(tài)位置調整，從而精確地達到反射面的焦點位置，使饋源艙獲取信號能力達到最佳。就像人的睫狀體一樣，能夠調節(jié)眼球的焦距使眼球能清晰地看清遠近物體。

　　“作為世界最大的單口徑望遠鏡，F(xiàn)AST有望在未來20—30年保持世界一流設備的地位。”鄭曉年說。

　　瞄準地外生命的“天眼”

　　國家天文臺副研究員鄭永春博士在介紹FAST的用途時說，F(xiàn)AST主要用于研究脈沖星、中性氫、黑洞吞噬小天體、星體演化、外星文明搜尋等。

　　科學家希望能夠借助FAST發(fā)現(xiàn)更多的脈沖星。FAST工程首席科學家、總工程師南仁東說，現(xiàn)在我們觀測到的2000多顆脈沖星，全都是銀河系內(nèi)的。想必別的星系也會有脈沖星。FAST會對準別的星系，發(fā)現(xiàn)更多奇特的脈沖星，了解它到底是什么。

　　中性氫云團的運動也是FAST觀測的科學目標之一。中性氫是宇宙中未聚攏成恒星發(fā)光發(fā)熱的氫原子，是一個質子加一個電子。中性氫云團的運動反映了早期宇宙的蛛絲馬跡。FAST觀測中性氫，就可能獲知星系之間互動的細節(jié)，甚至發(fā)現(xiàn)第一代天體以及宇宙漫長發(fā)育歷程的線索。

　　當然，公眾最感興趣的還是FAST能否搜尋到外星文明。1967年，科學家在發(fā)現(xiàn)脈沖星時，看到這種電磁信號極其規(guī)律，因而認為這是外星人發(fā)出的信號，后來才知道這是一種高密度恒星的信號。工程副總工藝師孫才紅說，無線電臺、衛(wèi)星電視發(fā)出的無線電信號，都存在人為編碼。而天體信號是一種類似有規(guī)則的隨機信號，不會有人為調制的痕跡。如果FAST能收到太空中有編碼的信號，肯定不屬于天體現(xiàn)象。那會不會是外星文明呢?

　　孤獨的地球人類總是希望宇宙中能有自己的難兄難弟。連美國《基督教科學箴言報》在報道FAST時也迎合了一下讀者的口味：“中國剛剛建成的全球最大單口徑射電望遠鏡將可能回答人類探索宇宙的一個最古老問題：外太空是否有其他生命的存在?”

　　我們等待著FAST的回答。