已故專家打造出頂級宇宙天眼，30年內雄踞世界第一

在著名的007系列電影「黃金眼」中，詹姆斯邦德與反派BOSS在一個巨大的天文望遠鏡上生死相搏的精彩場景，相信很多電影愛好者們都對此記憶猶新。這個巨大的天文望遠鏡就是美國修建在波多黎各島上的阿雷西博射電望遠鏡，它擁有當時世界最大的350米超大口徑天線陣面，堪稱天文望遠鏡界的超級明星，美國科學家通過它發現了世界上第一例雙脈衝星，第一次間接驗證了引力波的存在，因此獲得1993年諾貝爾物理學獎。然而時隔境遷物是人非，由於缺少維護經費導致年久失修，這座曾經世界第一的射電望遠鏡如今變得老態龍鍾銹跡斑斑，面臨隨時被關閉的悲慘命運。

美國的阿雷西博射電望遠鏡是曾經的世界第一

以此同時，另一個璀璨新星正在遙遠古老的東方冉冉升起，這就是座落於中國貴州省黔南布依族自治州平塘縣的500米口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST）。這款被譽為「中國天眼」的500米口徑球面射電望遠鏡，是我國具有自主知識產權、全球最大最靈敏的射電望遠鏡，1994年由我國著名天文學家南仁東提出設計方案，2016年9月正式落成啟用，從構想預研到最終完成，整整經歷了22年的時間，不僅對我國在宇宙空間探測的前沿領域實現重大原創性突破具有重要意義，同時也刷新了阿雷西博射電望遠鏡所保持的世界紀錄。

破敗不堪的阿雷西博射電望遠鏡已是昨日黃花

500米口徑球面射電望遠鏡是我國十三五期間重點建設的國家重大科技基礎設施，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。其中最吸引世人眼球的主動反射面是由上萬根鋼索和4450個反射單元組成的球冠型索膜結構，利用天然的喀斯特窪坑作為台址，外形就像是一口巨大的鍋，接收面積相當於30個標準足球場。有了如此巨大的天線陣面，FAST能夠接收到來自137億光年以外的電磁信號，這個距離已經接近了人類可以推測的宇宙邊緣。憑藉FAST項目，我國可在未來二三十年內保持大型單口徑望遠鏡領域的世界領先地位。

位於中國貴州省的500米口徑球面射電望遠鏡「後來居上、笑傲江湖」

根據建設規劃，FAST主要用於尋找研究宇宙中的脈衝星、觀測暗物質、測定黑洞質量等方面的研究，甚至搜尋可能存在的星外文明。諾貝爾獎歷史上基於天文觀測的10項獲獎成果當中，就有6項出自射電望遠鏡，FAST的建成使用有望為我國在該領域實現零的突破。此外，FAST還可以大幅提升我國的空間測控能力，將我國的空間測控範圍從目前的月球同步軌道延伸到太陽系以外，為我國進行火星探測等深空研究奠定了重要基礎。FAST之所以能夠負擔起這樣的重任，主要依靠以下幾手絕活兒：

從太空中俯瞰之下的「中國天眼」

一是明察秋毫的千里眼。射電望遠鏡最重要的指標參數就是靈敏度，射電望遠鏡的口徑越大，靈敏度就越高，探測微弱無線電的能力越強，因此FAST的口徑達到了世界之最的500米，過去世界上口徑最大的射電望遠鏡分別是德國波恩100米口徑射電望遠鏡和美國阿雷西博350米口徑射電望遠鏡，FAST建成以後，靈敏度和綜合性能均超過兩者的10倍以上。二是靈活無比的巨型眼珠。隨著天體的方位變化，FAST可以自動調節4450個反射單元的角度，實時形成一個300米直徑的瞬時拋物面，就像一個靈活無比的巨型眼珠，將來自宇宙深處的電磁波匯聚眼底一覽無餘。

高超的製造加工工藝是「中國天眼」優異性能的保證

三是毫釐不差的加工精度。FAST要把覆蓋30個足球場的信號聚集在一塊藥片大小的空間里，這絕非易事。500米的天線陣面，處處都是頭髮絲般毫米級的精度要求，每一個反射單元的製造精度達到1.5個毫米。科研人員還創造性地採用6根大跨度柔索牽引饋源艙做高精度三維掃描運動，可在百米尺度大工作空間內實現瞬時焦點，實時達到毫米級高精度定位，從而實現對天體的高精度指向跟進觀測。身懷絕技的FAST剛剛投入運行不久，就發現了6顆新脈衝星，其中最早一批認證的有兩顆，分別來自1.6萬光年和4100光年以外，「中國天眼」的首秀堪稱完美。

深切緬懷已故「中國天眼」之父——天文學家南仁東

不過令人遺憾的是，被稱為「中國天眼」之父的天文學家南仁東，卻沒有能夠親眼看到自己耗費多年心血精心培育的孩子長大成人的這一天。二十多年前，南仁東放棄了國外開出的比國內高出三百倍的薪酬，毅然決然地選擇了回到祖國，帶領整個團隊白手起家，開始了「中國天眼」工程的艱難創業。為了能夠讓「中國天眼」早日取得重大突破，南仁東和自己的隊友們常年廢寢忘食地工作著，終因積勞成疾，在FAST即將建成投運的時候，這位「中國天眼」之父不幸逝世，走完了自己72年的人生之路。

「中國天眼」是引領我們走向星辰大海的開端

南仁東雖然帶著遺憾離開了，但是他的精神卻激勵著後來者繼續他未盡的事業。FAST射電望遠鏡只是我國大望遠鏡建設浪潮的前浪。在未來十年里，我國將建成由多座射電望遠鏡組成的「天眼」群——甚長基線干涉測量網，主導國際射電領域的低頻測量網；同時還將陸續建成紅外望遠鏡、紫外望遠鏡、X射線望遠鏡等多款大型天文望遠鏡，並把望遠鏡家族的基地拓展到空間領域，為我國在暗能量本質、引力波源光學認證和研究、太陽系外類地行星探測、超大質量黑洞、第一代恆星等前沿科學問題提供有強大國際競爭力的觀測平台，為我國未來進行廣袤的星辰探索打下堅實的基礎！

作者：利刃/晨言無語

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