中國直徑500米“天眼”啟用 可觀測宇宙的邊緣

9月24日，位于貴州黔南州平塘縣大窩凼的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）。新華社記者 金立旺 攝

據(jù)新華社電 有著超級“天眼”之稱的500米口徑球面射電望遠鏡，25日在貴州省平塘縣的喀斯特洼坑中落成，開始接收來自宇宙深處的電磁波，這標志著我國在科學前沿實現(xiàn)了重大原創(chuàng)突破。

接收面積相當于30個足球場

中國“天眼”500米口徑球面射電望遠鏡工程由我國天文學家于1994年提出構(gòu)想，從預研到建成歷時22年，是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。

“天眼”工程總工程師兼首席科學家南仁東介紹，借助這只巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質(zhì)，測定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋可能存在的星外文明。眾多獨門絕技讓其成為世界射電望遠鏡中的佼佼者，這也將為世界天文學的新發(fā)現(xiàn)提供重要機遇。

作為國家重大科技基礎設施，“天眼”工程由主動反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng)、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構(gòu)成。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(jié)構(gòu)，其外形像一口巨大的鍋，接收面積相當于30個標準足球場。

“利用天然的喀斯特洼坑作為臺址，洼坑內(nèi)鋪設數(shù)千塊單元組成冠狀主動反射面，采用輕型索拖動機構(gòu)和并聯(lián)機器人實現(xiàn)接收機高精度定位，這是中國‘天眼’的三大自主創(chuàng)新。”中科院國家天文臺臺長嚴俊說。

能接收137億光年以外的電磁信號

諾貝爾物理學獎獲得者約瑟夫·泰勒與全球頂級天文學家及眾多天文愛好者當日也齊聚平塘，共同見證中國“天眼”開啟探秘之旅。“這是世界一流的望遠鏡，期待它能給人類帶來更多重要的科學發(fā)現(xiàn)。”他興奮地說。

與德國波恩100米望遠鏡相比，“天眼”的靈敏度提高了約10倍；與美國阿雷西博350米望遠鏡相比，“天眼”的綜合性能也提高了約10倍。“天眼”能夠接收到137億光年以外的電磁信號，觀測范圍可達宇宙邊緣。

從25日起，“天眼”方圓5公里將成為“靜默區(qū)”。這個龐然大物開始睜開“慧眼”，專注地捕捉來自宇宙深空的信號。

據(jù)悉，“天眼”運行后，還將開展一系列國際科研合作，但在這之前還需要一段時間的參數(shù)修正和狀態(tài)調(diào)整，以便達到最佳觀測效果。

揭秘

測試三年后 誤差不超1毫米

不同于美國阿雷西博望遠鏡只能通過改變天線饋源的位置掃描天空中的一個帶狀區(qū)域，“500米口徑球面射電望遠鏡”（簡稱FAST）的創(chuàng)新在于利用球冠反射面在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面，更便于追蹤移動的天體，與“阿雷西博”相比，其綜合性能提高約10倍。

另一大創(chuàng)新在于采用世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。據(jù)FAST工程總工藝師王啟明介紹，需要攻克的技術(shù)難題貫穿索網(wǎng)的設計、制造及安裝全過程，僅以高應力幅鋼索研制為例，從2010年開始，歷經(jīng)上百次拉索實驗，才滿足了FAST工程對拉索疲勞性能高于國際標準1倍的要求。

FAST啟用后，真正的挑戰(zhàn)在于如何總控協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)運行。這么大尺度的望遠鏡，如果沒有共同的時間基準和位置基準，根本沒有辦法讓望遠鏡在特定時刻走到科學家想要的位置，接受到他們想要的信號。

“所有的報道都在說FAST宏偉、壯觀，其實FAST最震撼人心的是精準。饋源艙運行和反射面變型，如果沒有同樣的參考，不能在共同的時刻達到相同的位置，很難談精準。經(jīng)過3年的測試，我們的基墩穩(wěn)定性很高，誤差不超過1毫米。”FAST工程測量與控制系統(tǒng)總工朱麗春說。

影響

“天眼”催生“天文小鎮(zhèn)”

由于曝光率增多以及項目本身的壯觀程度，越來越多的人對參觀FAST保有濃厚的興趣，使得FAST產(chǎn)生的影響超過了其科學范疇。毗鄰FAST的一座山上，當?shù)卣Y修建了觀景臺，并有計劃開通索道、纜車、電車。通過觀景臺的公路也將在近期貫通，方便游客一覽“天眼”全貌。

目前，平塘縣政府已在距FAST5千米的克度鎮(zhèn)，打造了天文科普旅游文化園。圍繞科學、科普、旅游配套的“天文小鎮(zhèn)”也在建設中。

作為國家級貧困縣，平塘縣希望借發(fā)展天文旅游來給“貧困摘帽”也無可厚非，科學家們表示理解。但是，F(xiàn)AST的靈敏度號稱是“在月球上打手機都聽得清”，而其要聆聽的射電微弱得好比“雷聲中的蟬鳴”。

國外已有射電望遠鏡與天文小鎮(zhèn)并存的成功案例，而且這反映了天文在一國的科學地位和受歡迎程度。“在發(fā)展旅游業(yè)時，需要嚴格控制各種有可能對FAST造成干擾的電子類產(chǎn)品進入?yún)^(qū)域內(nèi)，比如數(shù)碼相機、手機等，這樣，天文旅游才可以和FAST互惠發(fā)展。”FAST工程副經(jīng)理張蜀新說。