“FAST”射電望遠鏡

7月3日，中科院國家天文臺主持建設(shè)，位于貴州省平塘縣大窩凼洼地的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（Five hundred meter Aperture Spherical Telescope，簡稱FAST）完成最后一塊反射面單元的吊裝。根據(jù)建設(shè)規(guī)劃，F(xiàn)AST將在2016年9月全部建成并初步投入使用，屆時，F(xiàn)AST成為世界上現(xiàn)役的口徑最大、最具威力的單天線射電望遠鏡。

FAST的本體是由4000多塊反射面板組成的半徑500米球反射面，總面積約25萬平方米，相當于30個足球場的大小。

中國擁有FAST的自主知識產(chǎn)權(quán)，相比于前輩射電望遠鏡，F(xiàn)AST射電望遠鏡的創(chuàng)新就是主動接受電磁波。在主反射鏡的每個面板上加入實時主動的控制技術(shù)，整個望遠鏡鏡面是由很多塊小面板拼成，通過主動變形技術(shù)實時把面板形成有效照明口徑300米、焦比0.4665的旋轉(zhuǎn)拋物面，增加觀測范圍。據(jù)專家介紹，F(xiàn)AST的關(guān)鍵指標將對國際同類設(shè)備保持20年以上的領(lǐng)先水平。

多年來，中國科學(xué)家一直依靠國外的射電望遠鏡收集數(shù)據(jù)，也就是“二手”的觀測數(shù)據(jù)。FAST望遠鏡落成之后，中國科學(xué)家將有機會第一時間獲取最新的數(shù)據(jù)，大大增強深空觀測能力。

據(jù)了解，F(xiàn)AST的首個應(yīng)用科學(xué)研究是尋找和研究宇宙中的脈沖星。專家介紹，脈沖星就像天體物理實驗室，可以研究一些特殊天體物理和宇宙演化現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)脈沖星與黑洞組成的雙星系統(tǒng)，科學(xué)家可以利用脈沖星去研究黑洞周圍時空。

此外，F(xiàn)AST建成使用，還可以將我國空間測控能力由月球同步軌道延伸到太陽系邊緣，為我國火星探測等深空研究奠定重要基礎(chǔ)。

同時，科學(xué)家還準備利用FAST超強的靈敏度，搜尋識別可能的星際通訊信號，開展對地外文明的搜索。

FAST射電望遠鏡到底有多牛？有四大絕技

獨門絕技一：大口徑 看得遠

射電望遠鏡最重要的指標參數(shù)就是靈敏度。靈敏度越高，望遠鏡探測微弱無線電的能力越強。而要想提高靈敏度，就需要擴大射電望遠鏡的口徑。FAST的口徑達到了世界之最——500米。理論上說，F(xiàn)AST能接收到137億光年以外的電磁信號，這個距離接近于宇宙的邊緣。

400年前人類第一架天文望遠鏡的口徑僅有4.2厘米，F(xiàn)AST的口徑是它的12000倍。與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，F(xiàn)AST的靈敏度提高約10倍；與被評為人類20世紀十大工程之首的美國阿雷西博300米望遠鏡相比，其綜合性能提高約2.25倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡，F(xiàn)AST將在未來20-30年保持世界一流設(shè)備的地位，成為望遠鏡家族的掌門人。

獨門絕技二：靈活自如的巨眼

根據(jù)FAST的工作原理，當它觀測天體時，會隨著天體的方位變化，在其500米的球冠狀主動反射面上實時形成一個300米直徑的瞬時拋物面，并通過這個300米的拋物面來匯聚電磁波。

形象地來說，如果把FAST比作一只巨大的眼睛，那么這只巨眼的眼球直徑就有500米，而負責(zé)接收光線的眼珠直徑就有300米。FAST就是靠這個巨大靈活的眼珠來匯聚電磁波、觀測深空。

獨門絕技三：毫米精度

FAST的設(shè)計目標，是把覆蓋30個足球場的信號，聚集在藥片大小的空間里，否則，就無法監(jiān)聽到宇宙中微弱的射電信號。500米的結(jié)構(gòu)，處處都是頭發(fā)絲般毫米級的精度要求。用來編織索網(wǎng)的7000多根手臂般粗細的鋼纜，每一根的加工精度都被控制在一毫米以內(nèi)；最終的500米口徑的天線精度是三個毫米，每一塊小面板的制造精度是1.5個毫米。

獨門絕技四：深空獵手

首先，F(xiàn)AST能夠沖出銀河系，尋找新星，特別是快速旋轉(zhuǎn)、密度極高的脈沖星，F(xiàn)AST期望第一年就找到50-80顆銀河系外的脈沖星。FAST還可能觀察到早期宇宙的蛛絲馬跡——中性氫云團的運動，掌握星系之間互動的細節(jié)，揭秘宇宙的起源和演化。類似的道理，F(xiàn)AST還能監(jiān)聽到一些太空有機分子發(fā)出的獨特電磁波，搜索可能的星際通訊信號和外星生命。尋找外星生命是所有望遠鏡的使命之一，也是科幻愛好者們關(guān)注的熱點，探索宇宙志在深空，巨大而靈巧的FAST，已經(jīng)蓄勢待發(fā)，奇跡與驚喜，就在眼前。

射電望遠鏡與射電天文學(xué)

千百年來，人類只是通過可見光波段觀測宇宙，而自從發(fā)現(xiàn)了無線電之后，科學(xué)家意識到宇宙中天體的輻射覆蓋了整個電磁波段。由于無線電波可穿透宇宙中大量存在而光波又無法通過的星際塵埃介質(zhì)，因而通過觀測射電信號可以幫助人類探知更遙遠的未知宇宙。

20世紀60年代天文學(xué)取得了四項非常重要的發(fā)現(xiàn)：脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子，被稱為“四大發(fā)現(xiàn)”，這四項發(fā)現(xiàn)都與射電望遠鏡有關(guān)。諾貝爾獎歷史上基于天文觀測的10項獲獎成果中有6項都出自射電望遠鏡，可以說，現(xiàn)代射電天文學(xué)已成為諾貝爾獎的搖籃。

射電望遠鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠鏡。射電望遠鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠鏡，有能夠全方位轉(zhuǎn)動的類似衛(wèi)星接收天線的射電望遠鏡，有射電望遠鏡陣列，還有金屬桿制成的射電望遠鏡。

世界著名射電望遠鏡

美國阿雷西博望遠鏡（ARECIBO）

美國阿雷西博射電望遠鏡位于波多黎各島上的一座天然火山口當中，是目前世界上已建成的、最大單口徑球面射電望遠鏡，其反射面口徑為350米，曾出現(xiàn)在“007”系列電影中。波多黎各島位于赤道附近，這個位置對于跟蹤和觀測行星、脈沖星和其他天體十分理想。

阿塔卡瑪大型毫米波天線陣（ALMA）

阿塔卡瑪大型毫米波天線陣位于智利北部的查南托高原，由64面口徑為12米的射電天線組成，是多個國家的研究機構(gòu)合作建造的大型射電望遠鏡陣列。這里海拔五千多米，是地球上氣候最干燥的地區(qū)之一，非常適合毫米波天文觀測。

德國埃菲爾斯伯格射電望遠鏡(Effelsberg)

埃菲爾斯伯格射電望遠鏡是目前世界上最大的全可動射電望遠鏡之一，位于德國波恩市西南方向約40千米的一個山谷中。這臺望遠鏡的觀測波段很寬，從90厘米到3毫米。其靈敏度和分辨率較高，率先在毫米波段觀測到脈沖星的輻射，在射電星系、活動星系核、星際分子等的觀測中也有上乘結(jié)果。

澳大利亞平方公里陣列射電望遠鏡

澳大利亞平方公里陣列射電望遠鏡（ASKAP）位于澳大利亞的默奇森地區(qū)，由36架碟形天線組成，每架天線的直徑為12米。這一區(qū)域沒有其他無線電信號干擾，可以清楚地接收到來自宇宙的信號。

中國上海佘山65米口徑射電望遠鏡

中國上海佘山65米口徑射電望遠鏡，是目前亞洲最大的可轉(zhuǎn)射電望遠鏡，其主反射面面積達到了3780平方米，綜合性能為亞洲第一、世界第四。它可以觀測到100多億光年以外的天體，在我國的嫦娥探月工程、火星探測等一系列重要的深空探測任務(wù)中都有它的身影。