fast望远镜 望远镜FAST“眼珠” 很灵活 揭秘天眼都能看到啥？

FAST代表人类的探索和好奇心。我们人类看宇宙就像一只眼睛，像孩子一样清澈的眼睛看得更远。

FAST代表了人类的探索和好奇心。这就像我们人类的一只眼睛在看宇宙

世界上最大的单口径射电望远镜FAST已经建成并投入试运行。CNN首次报道“中国的巨型望远镜开始搜寻地外生命。与之前探测外星生命相比，中国最新的望远镜可以探测得更快更远。”

事实上，FAST的确拥有世界上其他望远镜的秒级资本。与被称为“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；相比被评为“20世纪十大工程”的阿雷西博射电望远镜，FAST的综合性能也提高了10倍左右。

“FAST比目前世界上所有的射电望远镜都更大更灵敏，一定会有一些国外没有发现的发现。”国家天文台宇宙暗物质暗能量研究组首席科学家陈说。

这只眼睛是多么神奇，告诉你即使嫦娥在月宫打电话，她也逃不过眼睛的“眼睛”。中国科学院国家天文台“FAST”项目的首席工匠王其明说:“如果你在月球上打电话，FAST可以检测到你的信号。”

FAST有多大？外环长1579米，再走半个多小时。为什么这么大？中国科学院国家天文台“FAST”项目首席技术专家王其明说，这就像用“锅盖天线”看卫星电视一样。锅盖直径越大，电视画面越清晰。对于射电望远镜来说，孔径越大，你看得越远。全世界的射电天文学家都在寻求建造孔径更大的望远镜来提高他们的灵敏度。此前，世界上最大的射电望远镜是阿雷西博射电望远镜，直径300米。

1994年4月，中国科学院国家天文台开始了FAST的选址工作。大口径射电望远镜的位置应该最接近天线锅的形状，施工方便，工作量小，不需要开山爆石，同时附近5到10公里内也不会发射电磁波信号。为了定下这个“大锅”，当时的选址工作人员几乎搜遍了贵州的喀斯特地貌区，同时两个团队独立搜索，初步确定了300多个候选坑洼。然后通过工程填挖的计算机模拟，选择了30多个实地考察，最终选出了深度适中、形状圆润、适合施工的“大窝”——这里，“12户围一个田在中间，是那种车水马龙、鸡犬相闻的原始乡村。电灯，那也是奢侈品。”参与选址的朱伯勤回忆说。

选址了，但是因为资金严重不足，建议口径可以缩小一点，400米就可以了。但有关方面最终顶住压力，坚持不减口径。2007年7月10日，FAST项目正式成立。

2011年3月25日，FAST项目正式开工建设。花了9个月挖好场地，控制好坡度；环梁安装用了17个月。2014年7月17日，团队开始为FAST制造安装索网，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位移工作模式的索网系统。6670主缆和2225下缆完全拼出了“天眼”缆网，仅环梁、缆网和支撑馈电舱的六塔就消耗了一万多吨钢材。25万平方米，共4450块，相当于30个足球场大小。虽然反射板只有1毫米厚，但使用了2000多吨铝合金。

“我们建造的‘眼睛’不是‘死眼睛’，它能移动。根据观察方向，会拉动索网使天线锅变形。就像人类转动眼睛一样，那么远的地方也空在方向上不会有死角。美国的阿雷西博望远镜固定在地面上，所以我们的建造难度要大得多。”王其明说。

很多人都知道，皮影的每个关节都很灵活，因为是用软线控制的。如果换成钢丝，娃娃的活动很可能会变得僵硬，FAST的反射面索网相当于用钢丝编织了一个整体形状有孔的巨网和一个大锅。每个反射面的背面由钢丝拉动，瞬时抛物面的方向可以随着天体的运动而调整，从而控制FAST的核心部件——30吨重的“饲料舱”。钢丝驱动的进给仓如何实现大规模高精度/[/k

“馈源”是指望远镜用来接收宇宙信号的装置系统，馈源舱用来容纳这个系统。如果把FAST比作一只眼睛，直径500米的反射锅是它的眼球，馈源是它的视网膜，馈源舱相当于瞳孔，那么采集的宇宙信号都要在这里采集。

FAST如何灵活旋转“瞳孔”饲料仓？王其明介绍说，“6线并联驱动控制系统”是FAST项目的主控系统，可以控制馈源舱调整姿态和位置，从而准确到达反射面的焦点位置，使馈源舱获得最佳信号。“就像人的睫状体一样，它可以调节眼球的焦距，使眼球能清楚地看到远近物体。”此外，与索网相连的2000多台小电机控制整个变形过程，移动范围可达200米。在移动过程中，各部分的位移应以毫米为单位进行控制。

如果将反射面索网作为“天眼”的骨架，那么4450个反射面板单元构成了FAST望远镜的主体，每个“镜面”都需要嵌入这些孔中，最终形成反射面。有人担心这个大锅状的反光面会不会积水。事实上，所有的反射面板都有孔，透光率达到50%。如果外面有小雨，FAST下就会“下雨”，原来生长在大佛堂底部的植被得到了很好的照顾。另外FAST所处的岩溶地质条件可以保证雨水流向地下，不影响设备运行。

FAST所在的贵州渭南地区冬暖夏凉，多年来气温在20摄氏度左右。大型镜面金属材料的热胀冷缩问题小。FAST不需要“冬眠”或“中暑”；我不怕雨，不怕风，因为这里风速小，风向变化小。用六根数百米长的柔性悬索悬挂在100米空高度的饲料舱内，可以“做一个安静的美男子”，不会被强风吹成“秋千”；大佛堂所在的贵州不是地震多发区，FAST等大型精密工程可以长期稳定运行。

射电天文学使用射电望远镜来“观察”射电波段的天体。传统射电望远镜的基本结构有三个主要部分——反射面、接收器和指向装置。来自天体Tai 空的射电信号极其微弱，70年来所有射电望远镜收集到的能量都无法翻过一页。读取宇宙边缘的信息需要大口径望远镜。由于自重和风荷载引起的变形，传统全移动望远镜的最大孔径只能达到100米。因此，在科学家眼中，FAST具有重大的科学意义。

中国科学院国家天文台“FAST”项目首席技术专家王其明告诉记者，FAST的两个科学目标是探测宇宙中的中性氢和观测脉冲星。前者可以研究宇宙的大尺度物理，探索宇宙的起源和演化，后者可以研究极端条件下的物质结构和物理规律。

FAST的灵敏度有多高，王其明打了个比方。"假设你在月球上呼叫，FAST可以检测到你的信号."

理论上FAST可以接收137亿光年外的电磁信号，接近宇宙边缘。

随着灵敏度的提高，FAST可以看到更远更弱的天体，可观测到的天体数量会大大增加。通过探测星际分子，寻找可能的星际通讯信号，发现地外文明的概率将增加5到10倍。去年引起轰动的引力波是由科学家使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多年来一直无人能及，但相比之下，FAST的综合性能提高了10倍左右。

对于FAST可能出现的科学突破，FAST副总工程师李伟表示，“根据计划的性能指标，FAST预计在其领先世界的10到20年间，观测到2倍于已知数量的脉冲星，发现10倍于已知数量的气体星系。”目前，李毅领导的科学团队将主要观测脉冲星和分子谱线。

目前，“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。未来，人类有望将脉冲星“改造”为行星际导航，为航天器指明方向。目前人类观测到的约2000颗脉冲星都在银河系，FAST将瞄准银河系外的脉冲星，这将是天文学的一个突破。

被称为“看得最远”、“听得最灵敏”的FAST能否接收到来自遥远外星文明的信号？天文学界对这个容易引起大众食欲的话题也不是没有讨论。有一种理论认为，在未来的一二十年内，如果地球接收到外星人释放的信号，一定有FAST的功劳。

在这个问题上，中科院国家天文台副台长郑小年认为，地外文明在天文学本身还是有争议的。毕竟科学讲究的是实验的可验证性，但是一些关于地外生命的可疑信号却因为无法重复而无法确认。但是，寻找地外生命确实是FAST的一个目标，虽然更像是菜单最后的甜点。

在科学家眼中，FAST试图回答更为遥远的问题，如宇宙的演化、脉冲星探测、星际分子等，这将有助于解开宇宙初始混沌、暗物质的分布和大尺度结构以及星系演化的谜团。

“许多探索宇宙的未解之谜有望从中找到答案。但能看到的，科研出来之前一切都不好说。”郑小年说。