加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點,為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構(gòu)。

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我國自主設計的世界最大射電望遠鏡核心部件開始安裝

【中國青年報】“觀天巨眼”明年將睜開“天眼”探索宇宙

2015-11-22 中國青年報 邱晨輝
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語音播報

  11月21日,工人在安裝反射面面板。當日,6根鋼索拖動球面射電望遠鏡(FAST)饋源艙進行功能性測試。FAST有望在2016年9月建成,建成后將成為世界級射電天文研究中心。新華社記者 金立旺/攝

  有人說,如果今后一二十年里,地球接收到外星人釋放的信號,那一定有FAST的功勞。

  盡管這種說法在一些科學家眼里為時尚早,但也在某種程度上道出了這個世界上最大射電望遠鏡的厲害——一旦建成,就是人類迄今為止看得最遠、看得最清的望遠鏡,許多人類探索宇宙的未解之謎,都有望從她身上找到答案。

  如今,這個被譽為“觀天巨眼”的射電望遠鏡,已經(jīng)進入工程建設的沖刺期。11月21日,F(xiàn)AST在她的出生地貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣動了一下“眼珠”,完成了其饋源支撐系統(tǒng)的首次升艙試驗,標志著整個工程的建設進入尾聲。FAST工程常務副總經(jīng)理、國家天文臺副臺長鄭曉年告訴記者,整個工程預計于2016年9月竣工。

  FAST雖是射電望遠鏡,卻不喜歡待在一個有電的環(huán)境里,哪怕是一丁點的電波都難以忍受。中國科學院國家天文臺FAST工程首席科學家、總工程師南仁東曾有一個形象的說法,不要說用手機,就算是附近使用電器,或者幾十公里外有飛機向地面發(fā)送信息,在FAST那里都會造成一場電磁風暴。

  換言之,最靈敏的天線相當于最嬌弱的耳膜,輕聲耳語也可能造成細微聲處聽驚雷。

  為了照顧FAST的“情緒”,科學家們不得不把她的出生地選在中國西南部的偏遠山區(qū)——平塘縣克度鎮(zhèn)金科村。FAST饋源支撐系統(tǒng)總工程師、國家天文臺研究員朱文白向記者回憶,這里原本是一片萬籟俱靜的田野,但對FAST來說,無疑是最好的產(chǎn)地。

  科學家們把這個產(chǎn)地稱為大窩凼,所謂大窩凼,就是一個大水坑,也被稱作“天坑”,這里不通電線,最近一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)在5公里外。

  這天一早,記者跟隨科學家,從距離最近的克度鎮(zhèn)驅(qū)車前往,約摸半個小時車程,抵達大窩凼。當?shù)厝苏f,就在半年前,來時的路尚是開車冒煙兒的土路,甚是顛簸。

  穿過一個山口,塞滿整個山谷的“鋼筋水泥”映入眼簾。不少人第一次見到FAST,都會這樣說:這哪是望遠鏡,分明是一口大鍋。

  作為射電望遠鏡,F(xiàn)AST的基本原理和人們常見的鍋式衛(wèi)星天線相差無幾,主要由反射信號的拋物面和接收信號的饋源兩大部分組成,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。

  只不過,F(xiàn)AST這口“鍋”更大,接收面積相當于30個足球場那么大。相應地,射電天文學家就像是裝備最高級的無線電愛好者,他們聆聽的信號不是人造的,而是“天生”的,為接收更微弱的宇宙信號,也只有把天線鍋造得更大。

  在FAST建成以前,世上已存的最大射電望遠鏡有兩個,一個是號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡,一個是被評為人類20世紀十大工程之首的美國阿雷西博300米望遠鏡。FAST工程副總工藝師、國家天文臺研究員孫才紅說,F(xiàn)AST建成后,與前者相比,靈敏度提高約10倍,與后者比,綜合性能則提高約10倍。

  當然,打造這樣一只“眼睛”并不容易。鄭曉年告訴記者,F(xiàn)AST工程自開工報告通過之日起已建設5.5年,預計還要建設大半年才能竣工,在此之前,已有長達13年的預研究時間。

  FAST的一大特點在于,鋼索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以隨著天體的移動自動變化,帶動鋼索網(wǎng)上活動的4450個反射面板(也就是人們俗稱的“鏡子”)產(chǎn)生變化,以觀測到任意方向的天體。

  但正如水手扯動纜繩控制風帆的朝向一樣,F(xiàn)AST是通過拉扯鋼索網(wǎng)來使天線鍋變形,其變形過程,基本都是靠激光定位系統(tǒng)校準,每一部分的位移都要控制在毫米級,難度之大可想而知。

  一旦“大鍋告成”,孫才紅覺得一切都是值得的,他說,“FAST這一‘觀天巨眼’一旦睜開,就像哥倫布航海一樣,我們也不知道會發(fā)現(xiàn)什么,但是我們充滿期待?!?/p>

  今年8月,“地球表哥”開普勒452b行星的發(fā)現(xiàn),讓“開普勒”太空望遠鏡堅守23年的故事為公眾所知,很快,國內(nèi)的天文愛好者把“中國造”的FAST請了出來,隨后,一篇《美國驚呼!中國突然公布與外星人溝通的先進裝備》的文章在網(wǎng)絡流傳,其內(nèi)容就是介紹FAST“尋找外星人”的能力。

  作為天文研究者,盡管朱文白對尋找外星人的說法有些忌諱,但他也提到,尋找地外生命的確是FAST射電望遠鏡的一個目標。更為重要的是,F(xiàn)AST投入使用后,可觀測的天體數(shù)目將大幅度增加,為科學家提供更多更好的觀測統(tǒng)計樣本,更可靠地檢驗現(xiàn)代物理學、天文學的理論和模型。

  朱文白告訴記者,F(xiàn)AST覆蓋了當今射電天文的三大主流熱點方向:宇宙演化、脈沖星探測和星際分子。這意味著,一旦FAST建成,能以很高的靈敏度巡視宇宙中的中性氫、觀測脈沖星、探測星際分子,這些聽上去略顯拗口的專業(yè)術(shù)語,給人類繪制完整的宇宙圖景提供了一種可能。還有一種說法是,一旦FAST觀測到中性氫信號,就能獲知星系之間互動的細節(jié),還可能發(fā)現(xiàn)早期宇宙中剛剛形成的氫是怎么運動的,從而為宇宙發(fā)育史提供線索。

  早在1993年,人類就為探測遙遠、神秘的“天外之謎”而作出努力。在當年的國際無線電聯(lián)大會上,包括中國在內(nèi)的10國天文學家提出建造新一代射電“大望遠鏡”的倡議,渴望在電波環(huán)境徹底毀壞前回溯原初宇宙,解答天文學中的眾多難題。

  后來,就有了中國FAST的想法,南仁東是提出并落實這一想法的第一撥科學家,作為他的學生和接力者,朱文白是第二撥參與進來的科學家。當時30歲不到的朱文白,還是一名剛剛畢業(yè)的天文學碩士生,就是被這個項目吸引,才投身天文事業(yè)。

  從一個年輕大學生,到如今在FAST工程上干了近20年的科學家,朱文白希望自己的這種專注和堅持,換來一個理想的結(jié)果,即FAST能像一把更密的篩網(wǎng),撈出宇宙中更多的“漂流瓶”。

  (原載于《中國青年報》 2015-11-22 01版)

打印 責任編輯:侯茜

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