地外文明是否存在 我們等待FAST的回答

[導讀] 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,劃時代的發現和望遠鏡關係緊密,望遠鏡對人類探索宇宙和地外文明至關重要。我們等待著FAST的回答。

地外文明是否存在 我們等待FAST的回答

文?本報記者 李大慶

9月25日，世界最大單口徑射電望遠鏡落成啟用

「希望能有劃時代的發現。」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，劃時代的發現和望遠鏡關係緊密，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的大山裡建設完畢。「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，FAST就接收到了一顆距離地球1351光年的脈衝星的信號。國家天文台副研究員錢磊在接受媒體採訪時說，我們試觀測得到的最好的脈衝星數據是J1921+2153星的數據。這顆星位於1351光年以外，我們現在接收到的這些電磁波，是它在大約1351年以前發出的。

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，能看的電視台越多，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盟大會上，包括中國在內的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，能夠接收遙遠脈衝星發射的電磁波，包括極其微弱的電磁波。

脈衝星1967年被發現，是一種高速旋轉的中子星，具有超強的磁場。有的脈衝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。

國家天文台副研究員錢磊說，高頻的電磁波先到達地球，低頻的電磁波有個延遲。當地球與脈衝星距離很遠時，這個延遲的量就大。我們就是利用這個延遲的量來推斷脈衝星與地球的距離的。

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告訴記者，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，就需要先製造和安裝索網。這是世界上跨度最大、精度最高的索網結構。索網由約7000根主索和2300根下拉索組成。索網上鑲嵌著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，相當於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。工程常務副經理鄭曉年說，FAST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」

「這隻碩大的天眼它是可以活動的。」王啟明說，根據觀測的方向，它會拉扯索網來變形天線鍋。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。

據介紹，FAST靠鍋底的變形來變換天線的方向，變形是由與索網相連的2000多個小電機控制的。這些電機配合動作，控制著索網的形狀。整個變形過程，由激光定位系統來校準。

4450塊反射板形成一個巨大的球面，這個球面通過索網體系可以變形。索網中的下拉索是與促動器和地錨相連接的，需要球面變形時，促動器會拉動索網實現球面變形。變形中會在適當的位置形成一個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索並聯驅動控制系統是FAST項目核心部件饋源艙的主控制系統，它可以控制饋源艙進行姿態位置調整，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，FAST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」

國家天文台副研究員鄭永春博士在介紹FAST的用途時說，FAST主要用於研究脈衝星、中性氫、黑洞吞噬小天體、星體演化、外星文明搜尋等。

科學家希望能夠藉助FAST發現更多的脈衝星。FAST工程首席科學家、總工程師南仁東說，現在我們觀測到的2000多顆脈衝星，全都是銀河系內的。想必別的星系也會有脈衝星。FAST會對準別的星系，發現更多奇特的脈衝星，了解它到底是什麼。

中性氫雲團的運動也是FAST觀測的科學目標之一。中性氫是宇宙中未聚攏成恆星發光發熱的氫原子，是一個質子加一個電子。中性氫雲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，甚至發現第一代天體以及宇宙漫長發育歷程的線索。

當然，公眾最感興趣的還是FAST能否搜尋到外星文明。1967年，科學家在發現脈衝星時，看到這種電磁信號極其規律，因而認為這是外星人發出的信號，後來才知道這是一種高密度恆星的信號。工程副總工藝師孫才紅說，無線電台、衛星電視發出的無線電信號，都存在人為編碼。而天體信號是一種類似有規則的隨機信號，不會有人為調製的痕迹。如果FAST能收到太空中有編碼的信號，肯定不屬於天體現象。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。

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