“天眼”建造，超越以往工程概念

姜浩峰

位于貴州平塘的球面射電望遠鏡，被稱為“天眼”，它是全球最大的巨型射電望遠鏡，亦是全球最大的利用天然地貌建設(shè)的巨型望遠鏡，采用四千多塊等邊葉片組成反射面；外加輕型索“四兩撥千斤”將萬噸平臺降至幾十噸且實現(xiàn)毫米級動態(tài)定位。

從1993年中國天文學(xué)家倡議建造新一代射電大望遠鏡，到去貴州選址，選定黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)金科村大窩凼，及至今年7月3日世界最大單口徑射電望遠鏡FAST主體工程完工，時光行過了整整23年。

三百候選地中選出大窩凼

FAST，是“500米口徑球面射電望遠鏡”的英文簡稱。7月3日，隨著FAST工程總經(jīng)理、國家天文臺臺長嚴俊的一聲令下，最后一塊反射面單元緩緩起吊，在完成了二次空中轉(zhuǎn)接并用纜索吊下滑到指定位置后被順利安裝在索網(wǎng)上。

這最后的一吊，終于使得近30個足球場面積的反射面得以全部鋪設(shè)完成。反射面工程系FAST最后一個設(shè)備工程，其順利完成，標志著FAST工程主體工程的順利完工。

從1993年國際無線電聯(lián)大會上，包括中國在內(nèi)的10國天文學(xué)家提出建造新一代射電大望遠鏡，到如今FAST工程主體完工，時光整整過去了23年。

緣何會在貴州平塘縣的大窩凼建造這一望遠鏡，而不在距離國家天文臺較近的華北地區(qū)選址？貴州有何特別之處嗎？

早在1994年，中科院國家天文臺南仁東教授提出——可選擇國內(nèi)的喀斯特洼地作為望遠鏡臺址。1995年底，國內(nèi)20余所大學(xué)和研究所聯(lián)合成立了射電大望遠鏡中國推進委員會，提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。

在FAST之前，世界上最大的射電望遠鏡是美國的阿雷西博（Arecibo）300米望遠鏡，位于波多黎各島，選址已是在喀斯特洼地里了。

喀斯特洼地，又稱“溶蝕洼地”。生成于碳酸鹽巖地區(qū)——由于常年溶蝕作用，形成負地形。比起波多黎各來，中國的喀斯特洼地分布面積更大——中國是世界上喀斯特洼地分布面積最大的國家，從熱帶到寒帶各種喀斯特地貌類型齊全——幾乎所有的省區(qū)都有喀斯特的分布。當(dāng)然，中國的喀斯特洼地絕大多數(shù)分布于廣西、云南、貴州等西南省區(qū)。

東南大學(xué)土木工程學(xué)院郭正興教授和他的團隊于2011年參與到FAST項目中。提及選址，郭正興認為，貴州的喀斯特地貌中，有很多天然形成的天坑，剛好適合“鍋”狀的射電望遠鏡。外加山區(qū)人煙稀少，也不受射頻信號的干擾。四面環(huán)山的地形形成了天然的反射面，屏蔽了眾多人為信號的干擾。換言之，貴州天然喀斯特洼坑提供的條件，始終都是中國大射電望遠鏡最獨到、成為世界最大最強的基礎(chǔ)。

盡管參與項目的許多專家教授都認為選址貴州很合適，但從1995年開始為期10年的預(yù)研究階段，科學(xué)家并沒有找出一個準確的地點。

萬山重巒，為了給新一代射電大望遠鏡安家，在大方向明確后，國家天文臺委托了兩家科研單位平行獨立搜尋?！皟杉覇挝桓髯允褂眠b感設(shè)備，從300多個候選洼坑中逐一遴選。最終，兩家單位都給了黔南州平塘縣的大窩凼以最高評分?！敝袊茖W(xué)院國家天文臺研究員、500米口徑球面射電望遠鏡工程副總經(jīng)理彭勃如是說。

回憶起第一次看到望遠鏡施工地的情景，郭正興記得自己脫口而出：“乖乖，太大了?！彼€表示，施工地點四面環(huán)山，中間凹陷下去。射電望遠鏡的形狀本身就像一口大鍋，剛好能穩(wěn)穩(wěn)地架在山中，絕對是難度空前的項目。

施工難度不僅僅在技術(shù)上。郭正興說：“原本這大坑里還住著幾戶人家。聽說此地的姑娘有的一輩子沒有出過這座大山。因為選址附近沒有基站，也不允許使用手機，所以在這里工作只好通過固定電話與外界聯(lián)絡(luò)?！敝圆话苍O(shè)基站，是因為手機信號遠遠強于來自遙遠宇宙深處的信號。從省會貴陽到平塘縣，有一百六七十公里路，車程4小時。確實完完全全是兩個世界。在FAST項目啟動后，貴州省還特別立了《500米口徑球面射電望遠鏡電磁波寧靜區(qū)保護辦法》。