【www.gbppp.com--世界之最】
中国“天眼”不仅要寻找外星生命
作者：樊大彧
25日，世界上最大的单口径射电望远镜FAST正式投入使用，这个被誉为中国“天眼”的500米口径球面射电望远镜，位于贵州黔南平塘县克度镇。FAST项目的科研目标包括观测脉冲星、探测星际分子、搜索可能的星际通讯信号等。（相关报道见A9版）
中国“天眼”拥有30个足球场大的接收面积，预计可在未来20年保持世界一流设备的地位。光学望远镜和射电望远镜都是观测宇宙天体的重要工具，两者的不同点在于，光学望远镜接收的是可见光，射电望远镜接收的是肉眼看不到的射电波，而可见光和射电波同属电磁波。中国“天眼”之所以需要如此巨大的工作面，是因为作为射电望远镜，其工作原理类似接收卫星信号的天线锅，“锅”越大就可以捕获更远、更微弱的射电，从而掌握宇宙深处的信息。
中国科学家用了十年时间，在贵州的深山中为“天眼”找到了一个巨大的“眼窝”，之后又用了十年时间完成了立项、建设等各项工作，“天眼”终于可以睁开看宇宙了。一些外星人爱好者对中国“天眼”寄予厚望，认为相较此前对外星生命的探测，这座最大望远镜能够看得更深、更远。尝试接收外星文明的电波，确实是“天眼”的科学探测目标之一。谁也无法否认，宇宙中存在其他生命体甚至是外星人的可能性，而一些相关的信息也许正在浩瀚的天宇中，发出某种极其微弱的信号。在不断进步的科技帮助下，在对宇宙的不懈探索中，也许某一天，中国“天眼”真会破天荒地发现外星生命的身影。
探测外星文明只是“天眼”关注的一小部分，“天眼”将对脉冲星、类星体等各种暗弱辐射源，进行更为精密的观测，深入探索其物质结构和产生机制，对人类认识宇宙起源与演化过程作出更大贡献。中国“天眼”的价值不仅远在天边，而且近在眼前。“天眼”在调试运行达到预期目标后，将吸引众多海外专家前来进行相关科研工作，“天眼”在推进国际天文学发展的同时，将会成为世界级射电天文研究中心。“天
眼”的价值还在于，推动了我国天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、高精度动态测量等众多高科技领域的发展，“天眼”今后将在国防建设和国家安全等方面发挥不可替代的重要作用。
中国“天眼”的建成，标志着我国正在加速实现，科技发展从跟踪模仿为主向创新驱动为主的跃升。近年来，伴随经济高速增长，中国科技创新水平也取得了长足进步，在探月工程、高铁、大飞机等方面都取得了举世瞩目的重大成就。尽管中国科研投入及产出均不菲，但整体上还是偏重于应用，对基础研究投入则相对不足，类似“天眼”这样的重大基础研究项目，在国内还十分少见。工欲善其事，必先利其器。中国要在重要科技领域跻身世界领先行列，就必须加大投入，夯实科技基础，并最终实现以重大源头创新工作支撑和引领经济社会发展的转变。
用来接收宇宙外来信号的中国“天眼”，神秘气息十足。同时，由于肩负着中国大科学工程的重要使命，“天眼”的气质又颇为高冷。然而，目前“天眼”不仅点燃了科学家的激情，也让当地的旅游业热络起来，据悉附近酒店宾馆早在半月前就已客源爆满。神秘、高冷的“天眼”，平添了几分天文科普生态游的鲜活色彩，这似乎也预示着它未来描绘出的宇宙图景，必将充满生机和希望。
7月3日，直径500米、迄今全球最大的“锅盖”在贵州喀斯特天坑中架设完成。它就是500米口径球面射电望远镜（fast），世界上最大和最具威力的单口径射电望远镜。
它被称为“天眼”，用来倾听宇宙深处的声音、观测宇宙奥秘。
尽管还有一段时间fast才能正式竣工，但这个位于贵州黔南州平塘县大窝凼的世界第一大单口径射电望远镜早已按捺不住，在工程的最后冲刺阶段便摩拳擦掌，开始接收来自宇宙的信号。
7月3日，随着fast的最后一块“镜片”吊装完毕，其主体工程反射面单元系统――那口“大锅”宣告完工。
作为射电望远镜，fast的基本原理和人们常见的锅式卫星天线相差无几，主要由反射信号的抛物面和接收信号的馈源两大部分组成，通过“锅”的反射聚焦，把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。只不过，fast这口“锅”更大，接收面积相当于30个足球场。 如今“大锅告成”，科学家未来将在这口“锅”里做出什么“菜”？那些人类用肉眼难以感受到的宇宙信号又将给这个世界开启一扇怎样的窗户？备受关注的地外文明能否通过这口“大锅”得以证实或证伪？
从老式电视上的雪花点说起
当老式电视收不到信号时，屏幕上不是一片空白，而是闪烁着密密麻麻的雪花点。其实，这些雪花点就是电磁波信号，其中也包括来自太空的射电辐射。
1933年，美国贝尔实验室的科学家用一台灵敏度很高的接收机意外发现了来自银河中心稳定的射电辐射，从此开启射电天文学的大门。
用过“锅盖天线”的人都知道，锅盖口径越大，电视画面也越清晰。对于射电望远镜来说，口径越大看得越远。全世界的射电天文学家都追求建造更大口径的“锅盖”，以提高射电望远镜的灵敏度。
中国科学院国家天文台研究员、fast工程副经理彭勃说，射电望远镜在设计建造之初就曾遇到经费紧张的问题，但不管减什么科学家们都不愿缩小望远镜的口径。
“宇宙空间混杂各种辐射，遥远的信号像雷声中的蝉鸣，没有超级灵敏的耳朵根本分辨不出来。”fast工程首席科学家、总工程师南仁东说。
此前，世界上最灵敏的射电望远镜分别是德国波恩100米望远镜和美国阿雷西博300米望远镜。前者可以移动“摇头”，后者则借助波多黎各岛上的喀斯特洼坑建造。
1993年国际无线电科学联盟大会上，包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议，渴望在电波环境彻底毁坏前，回溯原初宇宙，解答天文学中的众多难题。
“造世界第一大口径射电望远镜，是南仁东老师和几位前辈的梦，体现了中国天文学家的鸿鹄之志。”彭勃说。
1995年底，北京天文台联合国内20余所大学和研究所成立了射电“大望远镜”中国推进委员会，提出利用贵州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天线阵”的喀斯特工程概念。
此后，中国科学家们进一步推进喀斯特概念，提出独立研制一台新型的喀斯特单元，即500米口径球面射电望远镜。
为了给新一代射电“大望远镜”安家，科学家们通过卫星遥感把贵州喀斯特山区翻了个遍。彭勃回忆，当时天文台委托两家院所进行独立搜寻，从300多个候选洼坑中遴选。结果，位于黔南州平塘县的大窝凼两次都获最高分。
贵州天然喀斯特洼坑提供的条件始终都是中国大射电望远镜最独到、成为世界最大最强的基础。
对准银河系外脉冲星
按照fast工程设计，洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面，反射面通过索网带动，可以在射电电源方向上形成300米口径的瞬时抛物面，使望远镜接收机可以同传统抛物面天线一样处在焦点上。
如今，反射面单元完工，用fast工程总工艺师、中国科学院国家天文台研究员王启明的话说，就好比500米口径的“大锅”建成了，300米的“碗”可以在“大锅”里滚来滚去，以便接收宇宙信号。
事实上，fast在此之前的调试过程中就已经接收到一些信号――这口“大锅”的每一次调试，从某种意义上来说，都是一次信号“接收”的过程。fast工程常务副经理、中国科学院国家天文台副台长郑晓年说，这也是大科学工程的特点，即边研究边制造，边调试边使用。 目前，科学家正在对这些一手的宇宙信号进行分析处理。郑晓年说：“现在还不能确认。要过滤掉背景的杂音，看看它究竟‘听’到了什么。”
毕竟，处于调试阶段的“倾听”环境不够理想，因为fast无法忍受一个充斥着电波的环境。南仁东曾有一个形象的说法：“不要说用手机，就算是附近使用电器，或者几十公里外有飞机向地面发送信息，在fast那里都会造成一场电磁风暴。”
因此，平塘县大窝凼的“天坑”里不通电线，没有大型工业，最近一个乡镇在5公里外。 郑晓年说，一旦fast正式运行，其方圆5公里将被划为无线电宁静区。这意味着可以发射无线电信号的电子设备都将被禁止使用。对这口“大锅”来说，这将是一个极佳的观测环境。
“如果有人在月球上打手机，我们也可以听到。”郑晓年以此来形容fast的灵敏度。 根据科研团队的设想，一旦fast正式运行，首要科学目标即是“观测脉冲星”。脉冲星是大质量恒星演化的最终产物，人类未来有望把脉冲星改造成星际导航，为宇宙飞船指明方向。【天眼之所以会动是因为fast】
不过，目前已观测到的约2000颗脉冲星均在银河系内，郑晓年说，fast将对准的是银河系外的脉冲星，这对天文界来说也将是一个突破。 或能用于寻找外星人
号称“看得最远”“听力最灵敏”的fast能收到遥远太空外星文明的信号吗？对这个很容易吊起大众胃口的话题，天文界并非没有议论。一种说法是，今后一二十年里，如果地球接收到外星人释放的信号，那一定有fast的功劳。
对此，郑晓年坦言：“地外文明在天文学界还存有争论。毕竟，科学讲究试验可验证的，但一些关于地外生命的可疑信号却均因没能重复而无法确认。”
不过，不管是科学界的切实研究，还是科幻界的异想天开，人类在探索未知宇宙的道路上从未停下前行的脚步。
fast就是一只备受期待的“灵敏大耳朵”。fast工程总经理、中国科学院国家天文台台长严俊说， 与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比，fast灵敏度提高约10倍，与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博 300米望远镜相比，其综合性能提高约2.25倍。
在fast最后一块“镜片”的吊装现场，作为受邀来现场观摩的嘉宾，科幻作家刘慈欣为眼前的这个大家伙感到震撼。这让他想到了自己的作品《三体》里中国探寻外星文明的绝秘计划“红岸工程”。
不少年轻的科学爱好者会把fast与“红岸工程”相提并论，对此，刘慈欣表示，两者并不相同――fast只用来接收信号而不能向外界主动发射信号，这说明现实中的人类在设计上相对谨慎。他十分期待有一天人类可以通过fast接收到外星信号。
郑晓年表示，寻找地外生命的确是fast的一个目标所在，不过，它更像是排在菜单末尾的甜点。在天文学家眼中，fast试图回答的是更久远的问题，比如宇宙演化、脉冲星探测和
星际分子。它将帮助解开宇宙初始混沌、暗物质分布与大尺度结构以及星系演化等领域的谜团。
“许多人类探索宇宙的未解之谜都有望从它身上找到答案。但究竟能看到什么，在科学研究出来之前，一切都不好说。”郑晓年说。【天眼之所以会动是因为fast】
射电天文学已是诺奖摇篮
与光学望远镜相比，射电望远镜有不少优势，比如，无线电波可穿透宇宙中大量存在而光波又无法通过的星际尘埃，因而射电望远镜可以观测更遥远的未知宇宙。
这也让fast所在的射电天文学领域处于天文研究的前沿地带，并成为诺贝尔奖的摇篮。在诺贝尔奖历史上，明确基于天文观测的10项获奖成果中，有6项出自射电望远镜。 按照严俊的说法，全新的设计思路加上得天独厚的地址优势，使fast突破了射电望远镜的百米极限，开创了建造巨型射电望远镜的新模式，并将在未来20年～30年保持世界一流设备的地位。
fast未来如何运行，是否会向国际同行开放共享的问题也备受关注。fast工程办公室主任张蜀新表示，fast将向全球开放，但也会遵循国际惯例，优先选择本国科学家的项目。郑晓年也表示，通过观测更深远、更清晰的宇宙，无论是在最热的脉冲星领域还是在引力波探测方面，fast都将为中国科学家带来前所未有的机遇。
按照计划，fast将在今年9月正式竣工，随后进入全系统调试阶段。
相关链接
揭秘fast四大独门绝技
独门绝技一：大口径 看得远
射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高，望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度，就需要扩大射电望远镜的口径。fast的口径达到了世界之最――500米。理论上，fast能接收到137亿光年以外的电磁信号，这个距离接近于宇宙的边缘。 400年前人类第一架天文望远镜的口径仅有4.2厘米，fast的口径是它的12000倍。 独门绝技二：灵活自如的巨眼
根据fast的工作原理，当它观测天体时，会随着天体的方位变化，在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面，并通过这个抛物面来汇聚电磁波。 如果把fast比作一只巨大的眼睛，那么这只巨眼的眼球直径有500米，而负责接收光线的眼珠直径有300米。fast就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。 独门绝技三：毫米精度
fast的设计目标是把覆盖30个足球场的信号聚集在药片大小的空间里，否则就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆，每一根的加工精度都被控制在一毫米以内。最终的500米口径的天线精度是3毫米，每一块小面板的制造精度是1.5毫米。【天眼之所以会动是因为fast】
独门绝技四：深空猎手
fast期望第一年就找到颗50颗～80颗银河系外的脉冲星。fast还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹――中性氢云团的运动，掌握星系之间互动的细节，揭秘宇宙的起源和演化。fast还能监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外星生命。
“天眼”竣工！世界最强射电望远镜落户中国 7月3日，中科院国家天文台主持建设，位于贵州省平塘县大窝凼洼地的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜（Five hundred meter Aperture Spherical Telescope，简称FAST）完成最后一块反射面单元的吊装。根据建设规划，FAST将在2016年9月全部建成并初步投入使用，届时，FAST成为世界上现役的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜。
FAST的本体是由4000多块反射面板组成的半径500米球反射面，总面积约25万平方米，相当于30个足球场的大小。
中国拥有FAST的自主知识产权，相比于前辈射电望远镜，FAST射电望远镜的创新就是主动接受电磁波。在主反射镜的每个面板上加入实时主动的控制技术，整个望远镜镜面是由很多块小面板拼成，通过主动变形技术实时把面板形成有效照明口径300米、焦比0.4665的旋转抛物面，增加观测范围。据专家介绍，FAST的关键指标将对国际同类设备保持20年以上的领先水平。
多年来，中国科学家一直依靠国外的射电望远镜收集数据，也就是“二手”的观测数据。FAST望远镜落成之后，中国科学家将有机会第一时间获取最新的数据，大大增强深空观测能力。
据了解，FAST的首个应用科学研究是寻找和研究宇宙中的脉冲星。专家介绍，脉冲星就像天体物理实验室，可以研究一些特殊天体物理和宇宙演化现象。如果发现脉冲星与黑洞组成的双星系统，科学家可以利用脉冲星去研究黑洞周围时空。
此外，FAST建成使用，还可以将我国空间测控能力由月球同步轨道延伸到太阳系边缘，为我国火星探测等深空研究奠定重要基础。
同时，科学家还准备利用FAST超强的灵敏度，搜寻识别可能的星际通讯信号，开展对地外文明的搜索。
FAST射电望远镜到底有多牛？有四大绝技
独门绝技一：大口径 看得远
射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高，望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度，就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说，FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号，这个距离接近于宇宙的边缘。
400年前人类第一架天文望远镜的口径仅有4.2厘米，FAST的口径是它的12000倍。与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST的灵敏度提高约10倍；与被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜相比，其综合性能提高约2.25倍。作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20-30年保持世界一流设备的地位，成为望远镜家族的掌门人。
独门绝技二：灵活自如的巨眼
根据FAST的工作原理，当它观测天体时，会随着天体的方位变化，在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面，并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。
形象地来说，如果把FAST比作一只巨大的眼睛，那么这只巨眼的眼球直径就有500米，而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。
独门绝技三：毫米精度
FAST的设计目标，是把覆盖30个足球场的信号，聚集在药片大小的空间里，否则，就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构，处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆，每一根的加工精度都被控制在一毫米以内；最终的500米口径的天线精度是三个毫米，每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。
独门绝技四：深空猎手
首先，FAST能够冲出银河系，寻找新星，特别是快速旋转、密度极高的脉冲星，FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动，掌握星系之间互动的细节，揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理，FAST还能监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外星生命。寻找外星生命是所有望远镜的使命之一，也是科幻爱好者们关注的热点，探索宇宙志在深空，巨大而灵巧的FAST，已经蓄势待发，奇迹与惊喜，就在眼前。
射电望远镜与射电天文学
千百年来，人类只是通过可见光波段观测宇宙，而自从发现了无线电之后，科学家意识到宇宙中天体的辐射覆盖了整个电磁波段。由于无线电波可穿透宇宙中大量存在而光波又无法通过的星际尘埃介质，因而通过观测射电信号可以帮助人类探知更遥远的未知宇宙。
20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子，被称为“四大发现”，这四项发现都与射电望远镜有关。诺贝尔奖历史上基于天文观测的10项获奖成果中有6项都出自射电望远镜，可以说，现代射电天文学已成为诺贝尔奖的摇篮。
射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。射电望远镜的外形差别很大，有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜，有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜，有射电望远镜阵列，还有金属杆制成的射电望远镜。
宋建波教授报告会总结
酿酒163班 姜懿珏 我校在2016年10月17日晚19:00在贵州理工学院逸夫大礼堂举行为“中国天眼”寻找“最美眼窝”的理工人---副校长宋建波为师生作学术报告，其中以宋建波教授为主讲解《大射电望远镜贵州选址理论与方法》。
根据宋教授的报告说明，2016年9月25日，观天巨眼——世界最大单口径射电望远镜（FAST）落成启用仪式在贵州黔西南平塘县克度镇FAST观测巨眼举行，并开始探索宇宙深处的奥秘，令世界瞩目，国人振奋。500米口径球面射电望远镜落成启用会议以及国家领导人对该项目的关注度，同时从天文学与浩瀚宇宙中的星球星云、射电天文学与射电望远镜的发展、中国天眼横空出世、中国天眼聚焦贵州喀斯特峰丛洼地、中国天眼十三年艰辛的贵州选址历程、中国天眼台址群雄俊秀功成大窝凼、中国国际SKA台址竞争、中国天眼最完美的眼窝大窝凼等方面全面阐述了FAST大射电望远镜。首先，作为一个贵州人，我对此感到十分的荣幸，世界上最大的一个望远镜的落成会在生我养我的地方进行。贵州这边大部分地区属于卡斯特地貌，这样的优势对研究起到的很到的作用，利用地区优势来简单快捷的完成任务，不仅节约时间也能保证不浪费资金。就近原则的利用是中国人民最喜欢的做法，省事又放心。
宋教授在他的书中重点提到了贵州区域地质背景，新构造运动特征，地震活动性与危险性，FAST/SKA台址优与布局，核心台址关键工程地质问题等。
讲座的途中，教授介绍了不少关于FAST的知识。FAST拥有30个足球场大的接收面积，可以实现大天区面积、高精度的天文观测。FAST与目前号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比，灵敏度提高约10倍，与人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300米望远镜相比，综合性能提高约10倍。 FAST工程概念提出，首先要解决的是选址问题。宋教授用慷慨激昂的话语，振奋了我们的心，他对贵州的喀斯特地貌的认识，对贵州发展的全力支持的心都是我们值得学习的地方。
宋教授在讲座中用习近平总书记（2015年）的话来激励我们，希望我们能更好的建设祖国的发展，又用刘延东副总理（2015年）的话来警示我们，希望贵州能抓住难得的机会，打造独特的天文旅游目的地，发展对科学的热爱。
报告会在同学们热烈的掌声中结束了，通过这个讲座，让我们理工人明白一个道理，我们应该积极发展中华民族探索地外文明的梦想与追求。
本文来源：http://www.gbppp.com/sh/376975/
推荐访问:天眼fast 中国天眼fast