中國建太空望遠鏡靈敏度比德國高10倍

23日，我國建設的世界最大單口徑球面射電望遠鏡的重要設備——反射面單元面板第一批1000個單元“就位”，開始在貴州省黔南進行現場拼裝。這只被譽為中國“天眼”的超級望遠鏡單口徑500米，接收面積相當于近30個足球場。中國“天眼”為何選址黔南？長啥樣？有哪些“本領”？它能找到“外星人”么？讓我們一起走近這一超級射電望遠鏡。

遙望百億光年星際

射電望遠鏡，可不是肉眼觀測的普通望遠鏡，它是當今世界上最頂尖級的太空望遠鏡。

射電，是比紅外線頻率更低的電磁波段。射電望遠鏡，跟收衛星信號的天線鍋類似，通過鍋的反射聚焦，把幾平方米到幾千平方米的信號聚攏到一點上。

“宇宙空間混雜各種輻射，遙遠的信號像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的‘耳朵’，根本就分辨不出來。”中國科學院國家天文臺FAST工程首席科學家、總工程師南仁東說。

半個多世紀以來，所有射電望遠鏡收集的能量尚翻不動一頁紙。

要想獲得更遠、更微弱的射電，“閱讀”到宇宙深處的信息，就需要更大口徑的射電望遠鏡。簡言之，就是“鍋”越大，星際穿越的距離就越遠。

專家們指出，與德國波恩100米望遠鏡相比，FAST靈敏度提高約10倍。這意味著，遠在百億光年外的射電信號，FAST也有可能“捕捉”到。

中國“天眼”“眼窩”深

打開衛星地圖，貴州平塘縣的地貌好似布滿褶皺的大象皮膚。再提高分辨率，就能看到大大小小的“漏斗”——“天坑”群。其中有一個就是科學家尋覓十載為這個最大望遠鏡找的“家”。

天文學家在思考：如何利用天然的洼地作為支架，建造巨型射電望遠鏡。

1993年，包括中國在內的10國天文學家提出建造新一代射電“大望遠鏡”的倡議，旨在回溯原初宇宙，解答天文學中的眾多難題。1995年底，射電“大望遠鏡”中國推進委員會，提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面的“喀斯特工程”概念。

此后，科學家們在當地居民的幫助下，跋山涉水勘察選址。經過反復篩選，最終在平塘縣克度鎮找到了“大窩凼”——最適合碩大“天眼”的深深的“眼窩”。

被“天眼”吸引，新華社記者深入黔南“探營”FAST工程進展。

FAST項目饋源支撐系統總工程師孫才紅告訴記者，選址“大窩凼”有三方面原因，一是地貌最接近FAST的造型，工程開挖量最小；二是這里的喀斯特地質可以保障雨水向地下滲透，不會在表面淤積而損壞和腐蝕望遠鏡；三是射電望遠鏡需要一處“靜土”，“大窩凼”附近5千米半徑之內沒有一個鄉鎮，無線電環境理想。

“FAST周圍三座山峰呈三足鼎立之勢，每座距離都在500米左右，中間的洼地猶如一個天然的鍋架，剛好穩穩地盛下FAST這口‘大鍋’。”孫才紅說。

“變形金鍋”隨天動

來到“大窩凼”，你會發現總面積達25萬平方米的反射面看起來像一口超級“大鍋”。總長度超過1.5千米的鋼圈梁，將上萬根鋼索牢牢固定住。若想一覽FAST工程全貌，必須爬上附近的山頂。而那里正在建設的觀景臺，正是今后游客觀賞FAST的地方。

孫才紅說，反射面單元面板將固定在上萬根鋼索上，安裝完成后整個反射面其實是懸在半空中的，有螺旋狀公路一直通達“凼”底，供車輛和人員維護設備時通行。反射面與地面之間的空隙今后還會恢復植被，保護環境。

這口500米口徑的大“鍋”，是口名副其實的“變形金鍋”。

"變形金鍋"會動。AFST的索網結構可以隨著天體的移動自動變化，帶動索網上活動的4450個反射面板產生變化，足以觀測到任意方向的天體，同時，饋源艙也隨索網一同運動，采集反饋信息。”面板單元技術總師、中國電科研究員級高級工程師鄭元鵬說。

FAST能夠把近30個足球場這么大的接收面積里收集的信號，聚集在藥片大小的空間里。

能否看到“外星人”？

FAST工程進展牽動著天文學家和天文學愛好者的“神經”。

中國天文學會理事長、中國科學院院士武向平表示，在天文觀測方面，中國長期以來在世界上沒有占據很前沿的位置。如果沒有觀測數據積累，總是用別人“二手的東西”，即使做了研究，也很難出彩。FAST建成后將彌補我國在觀測領域的不足。

武向平認為，FAST非常適合脈沖星的觀測，可以檢驗廣義相對論。此外，它對高能物理、極端物理、相對論的檢驗也都非常有意義。

在天文專家趙之珩看來，FAST建成后能夠接收到從宇宙深處發來的無線電波，會有一系列新的發現，從而將我國在天文研究水平向世界先進行列邁出一大步。

FAST那么靈敏，它能接收到遙遠的世界里發過來的極其微弱的“外星人”的信號，甚至找到“外星人”么？

“FAST能從宇宙的今天看到很遠的地方去，有助揭開宇宙起源之謎，甚至是‘地外文明’。”武向平說。

趙之珩認為，射電波段的觀測，推動了地球人對宇宙的理解，如20世紀60年代四大發現：宇宙微波背景輻射、類星體、脈沖星和星際有機分子。現代天文學上的“兩暗一黑”(即暗物質、暗能量、黑洞)還存在著許多的謎團。FAST接受和放大它們發來的微弱信號，有助于揭開這些謎團。