中国天眼

 

此次贵州之旅的重点，就是去到黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼（dang)参观中国天眼。500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）简称FAST，是中国科学院国家天文台的一座无线电望远镜。FAST主体工程於2011年开工，2016年落成，为目前世界第一大的填充口径（即全口径有反射面的）无线电望远镜。

步入天文体验馆，即见一尊高高的白色雕像，那是屈原在仰望星空。

“ 天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？-----------” 

屈原在他创作的长诗《天问》中，面对宇宙星空发出惊天一问，同时描述了许多古代所观测的天文现象。

为了要拉近人类与星空的距离，从中国汉代杰出天文历学算家落下闳的浑天仪，在中国用了两千年。落下闳创制的浑仪（包括浑天仪和浑天象），形象地展示了宇宙模型。直到1608年荷兰米德尔堡眼镜师汉斯.李波尔（Hans Lipperhey），用水晶造出第一台望远镜。

1963年，当年世界上属於美国最大的单孔径射电望远镜阿雷西博（Arecibo Radio Telescope）建成，其口径为305米，坐落在加勒比海波多黎格（Puerto Rico）岛一个郁郁葱葱的山谷中，半个世纪以来一直在追踪来自宇宙的射电信号，为天文学家们提供了数不清的观察数据。不过在2020年8月初的一个凌晨，一条支柱钢缆突然崩塌，导致这个人类探测宇宙的强大“武器” 完全损坏。

话说在1993年京都举行国际无线电科学联合会上，包括中国在内的多个国家提出倡议，希望在地球电磁波环境被破坏前，建造新一代大射电望远镜，FAST 是方案之一。当时主要有两个论点：一是建那些口径10米和20米之类的小型望远镜，另一种是建设大型如FAST之类的。

因为国际上认为单口径大射电望远镜打造困难风险大，而且有区域限制等。后来国际主流是建了一堆小望远镜——平方公里阵列射电望远镜（Square Kilometre Array ,简称SKA）。

FAST被国际天文联合会弃用后，中国走上了独立自主研发的道路。坐落在贵州平塘大窝凼的FAST，能够接收宇宙深处的电磁波，可以看到137亿光年外的地方，它的出现让中国天文研究达到世界领先水平，其成功的背后，当然离不开FAST工程首席科学家南仁东的无私奉献。南仁东坚守二十年专注於打造中国天眼，虽罹患肺癌，依然带病坚持工作。2016年9月赴贵州亲睹自己耗费22年心血的大科学工程落成，隔年9月病逝。

FAST 的选址开始於1994年，直到1999年工作组才终於明确了解对地形的要求——需要一个500米口径的洼地，考察洼地的深度、开口大小、有无居民点，有没有排水洞等因素。从400多个洼地中筛选出24个，又从24个筛选出3个，最后选出了大窝凼，像大窝凼这样被山围起来的地形，对减少电磁波的干扰特别有效。

贵州大窝凼有着极为宁静的自然环境，由於无线电环境对射电望远镜影响极为重要，项目地址半径5公里之内必须保持宁静和电磁环境不受干扰。大窝凼附近没有集镇和工厂，在5公里半径之内没有一个乡镇，25公里半径之内只有一个县城，是最为理想的选择。

游客参观望远镜时，绝不允许携带手机、数码相机、智能手环等电子设备，避免导致FAST 接收的信息失效或者有偏差，确保FAST 免受电磁干扰。

从山顶观景台看去，大窝凼就像一个天然的巨碗，刚好盛起望远镜约20万平方米的巨型反射面，建成后的望远镜，填满了整个山谷。

FAST 的白色圈梁有如一座钢桥，被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空，周长1. 6公里。鸡蛋粗细的钢索攀附圈梁悬垂交错，总重1300吨，编织成一张巨大的网。望远镜的反射面有近30个足球场大，由2400块长11米的铝制三角形组成，每个三角形的连接点都可以依靠下拉索，通过促动器进行运动。

 有如一只巨大眼睛的FAST，有着直径500米的“眼球 ”以及直径300米的“眼珠 ”来汇聚电磁波观测深空。FAST 的科学目标中最重要的一项就是观测脉冲星（Pulsar），脉冲星是宇宙中具有超强磁场，并极块速旋转的中子星（Neutron star），科学家将脉冲星比作一座灯塔，它能在宇宙中指明方向。未来星际航行时，只要宇宙飞船上安装脉冲信号接收机，接收至少三颗脉冲星信号，宇航员就能准确知道飞船在宇宙中所处的方位。

至今为止，科学家发现了超过2500颗脉冲星，其中大部分是由澳洲的64米口径帕克斯望远镜（Parkes Radio Telescope）找到的。有研究认为，如果使用FAST 来找脉冲星，将能发现6500颗新的脉冲星。FAST 加盟大口径望远镜家族，将大大推进人类认识宇宙的速度。

2024年5月10日，从中国科学院国家天文台获悉，基於中国天眼的观测数据，科学研究团队发现了一批最遥远的中性氢星系样本，项目团队估算了样本中大质量中性氢星系的密度，发现42亿年前的宇宙，拥有更多大质量的中性氢星系。 

FAST 还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动，掌握星系间互动的细节，揭秘宇宙的起源和演化，还能听到一些太空有机分子发出的独特电磁波，搜索可能的星际通讯信号和地外文明。