這就是中國(guó)優(yōu)勢(shì) | 科技優(yōu)勢(shì)（八）中國(guó)天眼：?jiǎn)慰趶缴潆娡h(yuǎn)鏡的終結(jié)者

【導(dǎo)語(yǔ)】“可上九天攬?jiān)?，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還?！边@是一種豪情與詩(shī)意，也是當(dāng)今中國(guó)正創(chuàng)造的奇跡。中國(guó)人對(duì)未知的好奇、對(duì)探索的渴望、對(duì)困境的思考以及對(duì)美好未來(lái)的期待，推開(kāi)了一扇扇嶄新世界的大門(mén)：空間探測(cè)、生物醫(yī)藥、人工智能、量子科學(xué)……中國(guó)科技創(chuàng)新的步伐從未停止。正如習(xí)近平總書(shū)記所說(shuō)，一切偉大成就都是持續(xù)奮斗的結(jié)果，一切偉大事業(yè)都需要在繼往開(kāi)來(lái)中推進(jìn)。新時(shí)代必將是大有可為的時(shí)代。

“如果存在外星人的話，那么現(xiàn)在只有中國(guó)能夠提前警告外星艦隊(duì)的入侵”，這全靠被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(簡(jiǎn)稱(chēng)FAST)。在美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡坍塌退出歷史舞臺(tái)后，中國(guó)天眼FAST便成了成為全球連接星際銀河的重要橋梁。

作為目前全球唯一的“天眼”，中國(guó)FAST直徑長(zhǎng)達(dá)500米，繞著它走一圈要半個(gè)小時(shí)；它的反射面積有25萬(wàn)平方米，相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)的大?。蝗绻阉M(mǎn)水，全世界每個(gè)人可以分到4瓶；它的靈敏度是世界上排名第二的美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的3倍左右，巡天速度是它的10倍以上，綜合性能領(lǐng)先全世界20到30年；它的觀測(cè)距離超過(guò)137億光年，讓人類(lèi)在地球上就能夠遙聽(tīng)來(lái)自宇宙深處的聲音。

2020年1月11日，被譽(yù)為中國(guó)天眼的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡通過(guò)驗(yàn)收，正式開(kāi)放運(yùn)行。（圖源：新華社）

中國(guó)天眼讓人類(lèi)看得更遠(yuǎn)

浩瀚星空，廣袤蒼穹，自古以來(lái)寄托著人類(lèi)的科學(xué)憧憬。天文學(xué)是孕育重大原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的前沿科學(xué)，也是推動(dòng)科技進(jìn)步和創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

1994年，500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)想，由中國(guó)天文學(xué)家南仁東提出后，歷經(jīng)論證、立項(xiàng)、選址以及艱苦建設(shè)，于2016年9月25日落成啟用，進(jìn)入調(diào)試期。2020年1月11日，中國(guó)天眼FAST通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收正式開(kāi)放運(yùn)行，是具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。

“天眼”工程由主動(dòng)反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測(cè)量與控制系統(tǒng)、接收機(jī)與終端及觀測(cè)基地等幾大部分構(gòu)成。（圖源：新華社）

建設(shè)中國(guó)天眼FAST的挑戰(zhàn)很多很大，中國(guó)天文學(xué)家們發(fā)揮了智慧的腦力激蕩與自主創(chuàng)新，讓這些挑戰(zhàn)最終都迎刃而解。其中了不起的技術(shù)創(chuàng)新有許多項(xiàng)，例如材料的創(chuàng)新與巧妙運(yùn)用輕型索支撐饋源系統(tǒng)，將萬(wàn)噸級(jí)的饋源平臺(tái)減重到數(shù)十噸級(jí)，方便靈敏度高出世界第二大望遠(yuǎn)鏡的2.5倍以上，可以用同樣解析度看到其6.25倍以上遠(yuǎn)的視界。

對(duì)于FAST這口“大鍋”不只中國(guó)關(guān)注，世界各國(guó)都在看。英國(guó)《每日電訊報(bào)》提到“中國(guó)開(kāi)啟了世界最大的望遠(yuǎn)鏡”，它的500米口徑，讓此前最大紀(jì)錄保持者，位于波多黎各的300米口徑阿雷西博望遠(yuǎn)鏡相形見(jiàn)絀。日本專(zhuān)業(yè)太空網(wǎng)站sorae認(rèn)為，對(duì)望遠(yuǎn)鏡而言規(guī)模就是能力，因此中國(guó)天眼具有強(qiáng)大的觀測(cè)能力，能搜尋那些只有微弱信號(hào)的脈沖星。美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)稱(chēng)，中國(guó)最大的天文望遠(yuǎn)鏡將開(kāi)始搜尋外星人!英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》則說(shuō)，中國(guó)“未來(lái)可能的發(fā)現(xiàn)甚至?xí)鑫覀冏畀偪竦南胂蟆薄?/p>

中國(guó)天眼的正確打開(kāi)方式

工作人員在中國(guó)天眼總控室內(nèi)工作。（圖源：新華社）

射電望遠(yuǎn)鏡、大窩凼、反射板、索網(wǎng)……這些原本互不關(guān)聯(lián)的名詞，因?yàn)橹袊?guó)天眼FAST而組合在一起，共同解讀著它的妙不可言。

中國(guó)天眼FAST這口“鍋”的大，大得有道理。只要“鍋”越大，接收信號(hào)就越多，靈敏度就越高。就像下雨時(shí)，盆子越大，接住的水就越多?？茖W(xué)家打過(guò)比方，以FAST的靈敏度，即便有人在月亮上打手機(jī)，也能被“看見(jiàn)”。

FAST“鍋邊”是一圈直徑約500米、高5.5米、寬11米的環(huán)梁，由50個(gè)承臺(tái)支撐?？紤]到熱脹冷縮，設(shè)計(jì)者巧妙地讓支座實(shí)現(xiàn)滑移。“鍋面”較為特殊，先要“編織”由6670根主索組成的網(wǎng)，再將4450塊邊長(zhǎng)在10.4米至12.4米、重在427至482.5公斤、厚約1.3毫米鋁制反射面單元，依次安裝在索網(wǎng)上面?？v橫交錯(cuò)的索網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反射面板的調(diào)姿，最終形成300米口徑的瞬時(shí)拋物面。“鍋底”更為有趣，饋源艙?？科脚_(tái)位于主動(dòng)反射面中心底部，重約30噸的饋源艙則均勻分布在“鍋”周?chē)?個(gè)支撐塔的作用下，懸掛在距地面80米處。

FAST望遠(yuǎn)鏡的日常體檢。（圖源：新華社）

在FAST提出的“科學(xué)目標(biāo)菜單”上，排在首位的是巡視宇宙的中性氫。中性氫是指宇宙中未聚攏成恒星發(fā)光發(fā)熱的氫原子，觀測(cè)中性氫信號(hào)，能夠獲知星系之間互動(dòng)的細(xì)節(jié)，還能推算宇宙發(fā)育的蛛絲馬跡。另一道值得期待的“主菜”是觀測(cè)脈沖星。脈沖星是大質(zhì)量恒星演化的最終產(chǎn)物，目前已觀測(cè)到的約2000顆脈沖星均在銀河系內(nèi)，F(xiàn)AST將對(duì)準(zhǔn)銀河系外。而隨著“鍋”的主體完工，科學(xué)家們將邊調(diào)試、邊收集“食材”。面對(duì)紛紜世界，他們還需過(guò)濾“雜質(zhì)”，潛心運(yùn)維，方能烹出一鍋薈萃。

中國(guó)天眼進(jìn)入成果爆發(fā)期

7月24日，星空下的中國(guó)天眼（維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝，長(zhǎng)時(shí)間曝光照片）。 （圖源：新華社）

近年來(lái)，中國(guó)天眼FAST運(yùn)行效率和質(zhì)量不斷提高，年觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)5300小時(shí)，已遠(yuǎn)超國(guó)際同行預(yù)期的工作效率，為其科學(xué)產(chǎn)出起到重要支撐作用。而中國(guó)天眼的觀測(cè)研究結(jié)果，也在用實(shí)際成果說(shuō)明：中國(guó)的天文學(xué)家可以憑借FAST望遠(yuǎn)鏡高超的性能，做出世界一流的研究成果。

——已發(fā)現(xiàn)660余顆新脈沖星

自2017年10月10日首次對(duì)外宣布發(fā)現(xiàn)脈沖星以來(lái)，截至2022年7月22日，中國(guó)天眼已發(fā)現(xiàn)660余顆新脈沖星。

脈沖星就是旋轉(zhuǎn)的中子星，因不斷地發(fā)出電磁脈沖信號(hào)而得名，其密度每立方厘米相當(dāng)于1萬(wàn)艘萬(wàn)噸巨輪的質(zhì)量壓縮起來(lái)。從脈沖星中遴選出脈沖信號(hào)穩(wěn)定的毫秒脈沖星，將來(lái)有望應(yīng)用于星際導(dǎo)航。舉例來(lái)說(shuō)，如果要走到火星甚或走出太陽(yáng)系、銀河系，根本無(wú)法用地球上的GPS去導(dǎo)航，但如果能知道宇宙中很多脈沖星的位置，就可以通過(guò)它來(lái)定位導(dǎo)航。

科學(xué)家利用中國(guó)天眼開(kāi)啟脈沖星深度研究（圖源：新華社）

——發(fā)現(xiàn)地外文明可疑信號(hào)

北京師范大學(xué)天文系的張同杰教授近日透露，其研究團(tuán)隊(duì)使用中國(guó)天眼發(fā)現(xiàn)了幾例來(lái)自地球之外可能的技術(shù)痕跡和地外文明候選信號(hào)。這是幾個(gè)不同于以往的窄帶電磁信號(hào)，目前團(tuán)隊(duì)正在排查中。張同杰提到，2020年，團(tuán)隊(duì)處理中國(guó)天眼2019年的共時(shí)巡天觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，就發(fā)現(xiàn)了兩組地外文明可疑訊號(hào)；2022年，團(tuán)隊(duì)又從系外行星目標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)可疑訊號(hào)，“可疑訊號(hào)是某種射電干擾的可能性也非常大，都有待進(jìn)一步證實(shí)和排除，這可能是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程”。

——發(fā)現(xiàn)首例持續(xù)活躍快速射電暴

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李菂研究員領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，通過(guò)中國(guó)天眼FAST發(fā)現(xiàn)了迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB 20190520B，并將其定位于一個(gè)距離我們30億光年的矮星系。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于更好理解快速射電暴這一宇宙神秘現(xiàn)象具有重要意義。

快速射電暴是宇宙中最明亮的射電爆發(fā)現(xiàn)象，在1毫秒的時(shí)間內(nèi)能釋放出太陽(yáng)大約一整年才能輻射出的能量。2007年，它才在全球范圍內(nèi)被首次確定存在。此次中國(guó)天眼的發(fā)現(xiàn)中，“每小時(shí)約有3到4次爆炸，一次爆炸普遍持續(xù)千分之幾秒”。

7月25日，夜空下的中國(guó)天眼（維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝，長(zhǎng)時(shí)間曝光照片）。（圖源：新華社）

中國(guó)天眼用了不到兩公里地鐵的成本，建設(shè)了一個(gè)世人矚目的超級(jí)工程。如今，中國(guó)天眼已向國(guó)際學(xué)術(shù)交流開(kāi)放，并將面向全國(guó)中小學(xué)生開(kāi)放1%的觀測(cè)時(shí)間進(jìn)行科普教育。中國(guó)科學(xué)院院士武向平此前透露，中國(guó)還將建設(shè)另外5臺(tái)500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡，與FAST組成一個(gè)巨大陣列，“將領(lǐng)先世界50年”。

(資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院、新華社、央視新聞、中新網(wǎng)、科技日?qǐng)?bào))