FAST代表了人类的探索心、好奇心，它就像我们人类望向宇宙的一只眼睛

世界最大单口径射电望远镜--500米口径球面射电望远镜FAST整体完工并投入试运行。美国有线电视新闻网(CNN)第一时间做了报道：“中国巨型望远镜开始寻找外星生命。相较于此前对外星生命的探测，中国最新的望远镜能够探测得更快、更远。”

事实上，FAST确实有秒碾世界其它望远镜的资本，与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST灵敏度提高了约10倍；与被评为“人类20世纪十大工程之首”的美国阿雷西博射电望远镜相比，FAST的综合性能也提高了约10倍。

“FAST比目前世界上所有的射电望远镜都更大、更灵敏，肯定会取得一些国外没有的发现。”国家天文台宇宙暗物质与暗能量研究团组首席科学家陈学雷说。

这个天眼有多神奇，告诉你，即使嫦娥在月宫里打电话，也逃不过天眼的“目光”。中国科学院国家天文台"FAST"项目总工艺师王启明说了：“假设你在月球上打电话，FAST可以探测到你的信号。”

天眼眼珠怎么转

FAST有多大，光外圈就有1579米长，走一遍也得半个多小时。为什么要造这么大，中国科学院国家天文台"FAST"项目总工艺师王启明说，这就像用“锅盖天线”收看卫星电视一样，锅盖的口径越大，电视画面就也越清晰。对于射电望远镜来说，口径越大，看得越远。全世界的射电天文学家都追求建造更大口径的望远镜，以提高灵敏度。此前，世界上口径最大的射电望远镜是美国阿雷西博射电望远镜，口径300米。

1994年4月，中科院国家天文台就开始了FAST 的选址工作。大口径射电望远镜的选址，地貌要最接近天线锅的形状，这样方便建造，工程量小，不用开山炸石，同时附近5至10公里范围内不能有电磁波信号发射。为了给这口“大锅”安家，当时选址的工作人员几乎把贵州的喀斯特地貌区找了个遍，同时有两路人马独立搜寻，初步确定了300多个候选洼坑。然后又通过计算机模拟工程填挖量，从中选出30多个实地考察，最后才选中了不大不小、深度合适、形状很圆、适于施工建设的“大窝凼”--这里“12户人家环绕着中间一片田地，就是那种阡陌交通、鸡犬相闻的原始农村。电灯，那也是奢侈品。”参与当年选址的朱博勤回忆。

地点选定了，可因为资金严重短缺，有人建议说口径能不能减小一点，400米算了。但有关方面最终还是顶住了压力，坚持不缩小口径。2007年7月10日，FAST项目正式立项。

2011年3月25日，FAST工程正式开工建设。挖台址、治理边坡，用了9个月；安装圈梁，用了17个月。2014年7月17日，团队开始为FAST制造和安装索网，这是世界上跨度最大、精度最高的索网结构，也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系，6670根主索和2225根下拉索完整地拼出了“天眼”的索网，仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材。25万平方米，共有4450块，相当于30个足球场那么大反射面板尽管只有1毫米厚，也用掉2000多吨铝合金。

“我们建设的这只‘天眼’并非‘死眼’，它是可以动的。根据观测的方向，它会拉扯索网来变形天线锅。如同人类转动自己的眼珠，这样遥远的太空对它来说将不存在方向上的死角。美国阿雷西博望远镜，它是固定在地面上不动的，所以我们的建设难度就大很多。”王启明说。

许多人都知道，皮影戏的人偶每个关节都很灵活，那是因为用了柔软的线去控制。如果改为钢丝，那么人偶的活动恐怕就会变得僵硬，而FAST的反射面索网相当于用钢索编织了一个整体形状似大锅、带有孔洞的巨网，每块反射面的背后都用钢索牵拉，可以随着天体的移动来调整瞬时抛物面的方向，从而控制FAST的核心部件--30吨重“馈源舱”，如何用钢索驱动实现馈源舱的大范围、高精度空间定位，是一个极具挑战性的技术难题，无先例可循。

“馈源”是指望远镜用来接受宇宙信号的装置系统，馈源舱用于安放这个系统。如果把FAST比作一只眼睛，直径500米的反射面大锅是它的眼球，馈源就是它的视网膜，而馈源舱就相当于瞳孔，所有收集到的宇宙信号都要汇集到这里。

FAST怎样做到灵活地转动“瞳孔”馈源舱的呢，王启明介绍，“6索并联驱动控制系统”是FAST项目的主控制系统，它可以控制馈源舱进行姿态位置调整，从而精确地达到反射面的焦点位置，使馈源舱获取信号能力达到最佳。“就像人的睫状体一样，能够调节眼球的焦距使眼球能清晰地看清远近物体。”此外，与索网相连的2000多个小电机控制着整个变形过程，移动范围可达200米，在移动过程中，每一部分的位移都要控制在毫米级。

如果将反射面索网作为“天眼”的骨架，那4450块反射面板单元就构成FAST望远镜的身体，一块块“镜面”需要嵌进这些孔洞，最终形成反射面。有人担心这个大锅状的反射面会不会积水，事实上所有的反射面板上都有孔，透光率达到50%，如果外面下着小雨，走在FAST底下就“下”毛毛雨，原本生长在大窝凼底部的植被得到了很好地呵护。再加上FAST所处的喀斯特地质条件可以保障雨水向地下泄流，不会对设备的运行产生影响。

FAST所在的贵州黔南地区冬暖夏凉，气温长年在20摄氏度左右，大型反射镜面金属材料的热胀冷缩问题小，FAST既不需“冬眠”，也不怕“中暑”；既不怕下雨也不怕刮风，因为这里风速小、风向少变，由6根数百米长的柔性悬索吊挂在100米高空的馈源舱可以“做一个安静的美男子”，不会被大风吹成“秋千”；大窝凼所在的贵州不是地震多发地带，FAST这样的大型精密工程可以稳定地长时间运营。

天眼都能看到啥

射电天文学利用射电望远镜在无线电波段“观察”天体。传统射电望远镜的基本结构有3个主要部分——反射面、接收机和指向装置。来自太空天体的无线电信号极其微弱，70年来所有射电望远镜收集的能量还翻不动一页书。阅读宇宙边缘的信息需要大口径望远镜，由于自重和风载引起的形变，传统全可动望远镜的最大口径只能做到100米。因此，在科学家们眼中，FAST具有极其重大的科学意义。

中国科学院国家天文台“FAST”项目总工艺师王启明告诉记者，FAST的两大科学目标是巡视宇宙中的中性氢和观测脉冲星，前者可研究宇宙大尺度物理学，以探索宇宙起源和演化，后者可研究极端状态下的物质结构与物理规律。

FAST灵敏度究竟有多高，王启明打了个比方：“假设你在月球上打电话，FAST可以探测到你的信号。”

理论上FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号，这个距离接近于宇宙的边缘。

由于灵敏度提高，FAST能看到更远、更暗弱的天体，可观测的天体数目将大幅度增加，通过探测星际分子、搜索可能的星际通信讯号，寻找地外文明的概率将提升5至10倍。去年曾引起轰动的引力波，就是科学家利用美国阿雷西博射电望远镜发现的，并获得了诺贝尔物理学奖，阿雷西博望远镜50多年一直无人超越，但FAST跟它相比，综合性能提高了约10倍。

对于FAST可能出现的科学突破，FAST副总工程师李菂说：“按照计划的性能指标，在其保持世界领先的10年至20年里，FAST预期观测到2倍于目前已知数量的脉冲星，发现10倍于已知数量的气体星系。”目前，李菂带领的科学团队将主要进行脉冲星和分子谱线的观测研究。

目前来看，“观测脉冲星”是FAST正式运行后的首要科学目标。脉冲星是大质量恒星演化的最终产物——人类未来有望把脉冲星“改造”成星际导航，为宇宙飞船指明方向。目前人类已观测到的约2000颗脉冲星均在银河系内，而FAST将对准的是银河系外的脉冲星，这对天文界来说将是一个突破。

号称“看得最远”、“听力最灵敏”的FAST能收到遥远太空外星文明的信号吗，对这个很容易吊起大众胃口的话题，天文界并非没有议论。一种说法是——今后一二十年里，如果地球接收到外星人释放的信号，那一定有FAST的功劳。

对这个问题，中国科学院国家天文台副台长郑晓年认为，地外文明在天文学界本身还存有争论。毕竟，科学是讲究试验可验证的，但一些关于地外生命的可疑信号却均因没能重复而无法确认。不过，寻找地外生命的确是FAST的一个目标所在，虽然它更像是排在菜单末尾的甜点。

在科学家眼中，FAST试图回答的是更久远的问题，比如宇宙演化、脉冲星探测和星际分子等，它们将帮助解开宇宙初始混沌、暗物质分布与大尺度结构以及星系演化等领域的谜团。

“许多探索宇宙的未解之谜，都有望从它身上找到答案。但究竟能看到什么，在科学研究出来前，一切都不好说。”郑晓年说。

来源：北京晚报 北晚新视觉网  记者 蔡文清