中国制造的“天眼”领先世界20年

 原标题：中国制造的“天眼”领先世界20年

　　中国青年网北京11月25日电(记者 李正穹 陈琛)浩瀚星空，广袤苍穹，自古以来寄托着人类的科学憧憬。

　　神舟十一号返回舱成功着陆后，航天员景海鹏、陈冬曾在太空中朗读的一封特别的“家书”，引起了大家的关注。这封家书来自贵州平塘克度镇第一小学的一位学生，信中写道：

　　“亲爱的航天员叔叔：我是贵州大山里的一个小学生，今年在我的家乡建成了世界最大的‘天眼’射电望远镜，你们在太空能看到它吗?我期待，未来有一天，我能自己在中国的空间站看到它。——王思倩。”

　　这封来自贵州大山深处的“家书”提到了一个词——“天眼”。它也被人们形象地称为“锅”。当景海鹏、陈冬在地球之外为实现人类冲出地球、走向太空的梦想努力工作时，地球之上，这口99%中国制造的“锅”正仰望星空，将人类目光延伸到宇宙边缘、时间尽头。

　　这口“锅”，位于中国西南贵州省平塘县大窝凼(dàng)洼地，全名500米口径射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST)。它的反射面面积有30个足球场大小，由4450块反射面单元组成。

　　在终年常绿的重山中，这项凝聚中国天文人二十多年梦想的大工程，建造耗时仅5年半，拥有多项自主知识产权，更领先世界同类设备20年。

　　2016年9月25日，FAST正式落成启用，成为目前世界上最大的单口径射电望远镜。

　　(一)

　　起点，1993年，日本东京，国际无线电科学联盟大会。

　　“希望在全球电波环境恶化到不可收拾之前，可以建造新一代的射电‘大望远镜’。”

　　在会上听到这个想法，时任中国科学院北京天文台副台长、现中国科学院国家天文台FAST工程总工程师兼首席科学家的南仁东只冒出一个念头：

　　“别人都有自己的大设备，我们没有，咱们也建一个吧!”

　　“大设备”，是指大口径射电望远镜(简称“大射电”)，也就是后来逐渐成型的FAST项目。

　　(二)

　　大射电，当代中国天文学家梦寐以求的尖端设备，在对更遥远的宇宙空间、天体运动进行更精准探索时不可或缺。

　　然而，1993年的中国，仅在北京、上海等地建有40米、25米口径射电望远镜。中国天文学家如果想使用大射电，只能去美国、欧洲，唯有那里才有当时全世界最先进的大口径射电望远镜。

　　“天文学是孕育重大原创发现的前沿科学，也是推动科学进步和创新的战略制高点。”习近平在致我国500米口径球面射电望远镜落成启用的贺信中说。

　　作为中国古代科技成就最辉煌的学科之一，天文学足以让每个中国人骄傲。只是，这辉煌的时间属性是“曾经”，它滞留在“中国古代”。

　　“现代天文学领域，中国已远远落后于世界”。在设备不足、不够先进的条件下，这几乎已成定论。

　　为了改变现状，为了扭转颓势，为了弯道超车，FAST拔地而起，横空出世。

　　(三)

　　建设FAST绝非易事，堪称一场现代科研长征，而且从1994年持续到2016年，一走就是22载。

　　首先，便是选址难题。

　　1994年4月，几个人影走进贵州的崇山峻岭。

　　林深树茂，人迹罕至，这里是世界上最大的喀斯特区之一。

　　所谓喀斯特地貌，就是石灰岩地区所出现的地表山峰奇特、洼地和落水洞众多、地下多洞穴和地下河有大量岩溶泉出露的自然景观。桂林山水甲天下，便是这一地貌的典型代表。

　　对于不远万里从北京来到贵州的这几个人来说，贵州喀斯特地貌最可贵的不是秀丽风景，而是这里不仅与世隔绝，电磁干扰近乎零，而且地形条件稳定，岩石透水性极高。

　　这几个人中的“带头大哥”，就是在给大射电找合适建设场所的南仁东。

　　中外科学家考察大窝凼时与当地住民在选址现场合影。资料图

　　在发现贵州喀斯特地貌所特有的窝凼前，南仁东为了选址，抽了不知多少烟。那时，他最常做的，就是抽着烟在办公室周围找人聊，觉得说得好就记一下。直到有一次，有人向他提到云贵的喀斯特洼地。

　　南仁东迅速请遥感所出了三百多幅洼地的卫星遥感图，黄黄绿绿的图上显示当地的窝凼。

　　于是便有了前面那一幕，几个人影不辞劳苦徒步入深林的情景。

　　自此直到2005年的12年间，南仁东等大射电项目发起人对1000多个洼地进行比选，又实地走遍上百个窝凼，终于选定大窝凼洼地作为台址。

　　据估算，以当时的道路条件，南仁东们每天最多走1到2个窝凼，晚上回到县城，白天再跋涉过来。

　　(四)

　　选址确定只是第一步。

　　工程成本、难度过高的第二道难题，随之而来。

　　大口径意味着容纳接收器的巨型馈源舱、数量庞大的反射面板、用于支撑设备的复杂框架……如何破解?

　　2011年3月5日，FAST正式开工建设。

　　于是，一项神乎其技的工程开始在贵州黔南州的深山中高速展开。

　　大窝凼旧貌

　　圈梁安装过程

　　FAST索网安装工程

　　大窝凼全景

　　反射面系统由支撑塔、索网结构和反射面面板等组成，索网结构可以随着天体的移动变化，带动索网上的4450个反射单元，在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面，极大提升观测效率;

　　4450个反射单元面板上均有孔洞，既减少风负载，又能提高透光率，对生态环境无公害，还大大降低了反射单元的自重;

　　轻型索支撑馈源舱的方案，则将馈源舱减重到30吨，远远低于阿雷西博望远镜的900吨，再加上并联机器人的使用，实现了望远镜接收机的高精度指向跟踪……

　　一项项创新技术的提出、实现和完成，是FAST对大口径射电望远镜工程更上一层楼的突破。

　　而这也意味着，中国射电天文学界首次拥有世界排名第一的设备!

　　自此，中国将可以用自己的望远镜收听来自太空深处的无线电波，接收137亿光年以外的电磁信号;可以窥探星际之间互动的信息;可以观测暗物质;可以测定黑洞质量;可以搜寻可能存在的星外文明……

　　突破同类设备的创新技术，除少部分是与国际合作外，FAST中国设计、中国制造的纯度达到99%;与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST灵敏度提高约10倍;与美国阿雷西博305米望远镜相比，FAST综合性能提高约10倍……数据只说明一件事：FAST预计对国际同类设备至少保持二十年以上的领先地位!

　　从无中生有，敢为天下先。

　　这就是贯穿FAST从立项到建成全过程的精神品质。

　　FAST的建成，将亘古以来深埋于中国人基因的宇宙梦再次唤醒。

　　终于，在探索宇宙极限的道路上，中国人也能喊出这句经典：我们的征途是星辰大海!