Fast與地外文明

梅松

授課老師簡介：張立云，貴州大學教授，博士生導師，中國科學院天體物理博士，貴州大學物理與天文系副主任，貴州大學天文學科負責人，2014～2015年掛職黔南州天文局副局長、主要研究方向為恒星和行星的多波段觀測研究。主持國家自然科學基金項目三項、省部級基金多項，參與國家自然科學基金重點項目一項（占3.5%），發(fā)表文章40多篇，致力于啟發(fā)和培養(yǎng)青少年的科學探索精神，提高了公眾科學文化素質。

2016年9月25日，落戶中國貴州省平塘縣，世界上最大的球面射電望眼鏡，被譽為“中國天眼”的FAST正式啟用，自此，中國的天文學又邁上了一個新的臺階，貴州、平塘將被更多天文愛好者銘記。FAST投入使用后，將能搜尋到更多的奇異天體，其中蘊涵著大量新發(fā)現(xiàn)的機會；甚至可以搜索星際通訊信號，開展對地外文明的探索。“真的有外星人嗎？”“宇宙里還有另一個地球嗎？”如今，就讓我們借助中國天眼，一起探尋那浩渺無際的璀璨太空。

科學不是知識，是探索未知！

仰望星空，你看到了什么？“那么多星星！”“大小不同！”“不同的顏色！”“成雙成對！”“背景好像不一樣！”為什么會這樣呢？張教授告訴大家，研究并且回答這些問題的學科，就是人們常說的天文學，天文學往往引起人們神秘莫測的感覺，它研究的大都是遙不可及的東西，不能用尺量，不能用稱約，只能遠遠地看著，有關它的知識全靠人們依據(jù)觀測推理取得。天文學（定義）是研究宇宙間天體（天體、天體系統(tǒng)以至整個宇宙）的科學。它研究天體的位置和運動，研究它們的化學組成、物理狀態(tài)和過程，以及它們的結構和演化。天文學研究的對象主要是小行星、八大行星、太陽、恒星、銀河系、河外星系等。

認識宇宙，要先從我們居住的地球開始。大家知道，我們居住的地球，是太陽系八大行星之一，那么太陽系的八大行星中其它行星是怎么被發(fā)現(xiàn)的呢？到底是誰首次發(fā)現(xiàn)金木水火土五顆行星的，現(xiàn)在已經(jīng)無法考證；但可以確知的是1871年3月13日，英國天文學家赫歇爾首次發(fā)現(xiàn)了天王星；1846年9月23日，德國天文學家伽勒發(fā)現(xiàn)了海王星。除了我們熟知的大行星，到2009年，已經(jīng)被確認存在的小行星數(shù)量已達到84萬。

借助科技力量，讓我們越看越遠

仰望星空，肉眼的觀察早已無法滿足我們的好奇心了，于是，聰明的人類就發(fā)明了望遠鏡。從伽利略式望遠鏡、開普勒式望遠鏡到射電望遠鏡、哈勃空間望遠鏡、空間天文望遠鏡，人類能看到的宇宙也越來越大，越來越遠。

到目前為止，我國建立了許多射電望遠鏡天文臺，如紫金山天文臺青海德令哈13.7米毫米波望遠鏡；上海天文臺余山25米厘米波望遠鏡；烏魯木齊南山25米厘米波射電望遠鏡；云南天文臺昆明40米射電望遠鏡；國家天文臺密云50米射電望遠鏡；上海65米射電望遠鏡；國家天文臺貴州大學天文聯(lián)合研究中心，貴州平塘500米球面射電望遠鏡（FAST）。

世界最大的500米口徑球面射電望遠鏡（FivehundredmetersApertureSphericalTelescope），簡稱FAST。它座落于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼洼地，由我國天文學家于1994年提出構想，從預研到建成歷時22年，2016年9月25日落成啟用。為紀念FAST的建設，2013年5月23日，國際天文學聯(lián)合會（IAU）國際小行星中心發(fā)布公報，宇宙中編號為第92209號的小行星正式命名為“平塘星”，可見FAST的建設不但是我國天文界的大事，也是世界天文界的盛事。

FAST比德國波恩100米望遠鏡靈敏度提高約10倍；與美國Arecibo300米望遠鏡相比，綜合性能提高約10倍，在未來20-30年都將保持世界一流設備的地位。如果天體在宇宙空間均勻分布，F(xiàn)AST可觀測目標的數(shù)目將增加約30倍。FAST是中國科學院國家天文臺主導建設，具有我國自主知識產(chǎn)權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，被譽為“中國天眼”，體現(xiàn)了三個自主創(chuàng)新：1.利用獨一無二的貴州天然喀斯特洼地臺址；2.應用主動反射面技術在地面改正球差；3輕型索拖動饋源支撐將萬噸平臺降至幾十噸。

500米口徑球面射電望遠鏡到底有多大呢？其接收面約有30個足球場大小。從天空看FAST，它就像一口巨大無比的鍋，周長達到1570米，要1000.多人手拉手才能環(huán)抱起來。如果用這口鍋裝滿貴州出產(chǎn)的國酒茅臺，能裝下整整300億瓶。

這么大的望遠鏡能發(fā)揮多大的作用呢？科學家們對它寄予了很高的期望。簡單概括為以下幾個方面：

1.FAST有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣。

2.能用一年時間發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆脈沖星（宇宙中旋轉最快的天體、旋轉冠軍）。

3.參與地外文明搜尋。

4.將深空通訊能力延伸至太陽系外緣行星。

不是為了“外星人”而是為了“脈沖星”

上世紀30年代，德國物理學家威克發(fā)現(xiàn)了中子，蘇聯(lián)物理學家朗道即提出了“中子星”的概念設想，到了六十年代，天文學家休伊什的學生喬絲琳貝爾偶然收到了一種奇怪的電波，這種電波每隔1—2秒發(fā)射一次，就像人的脈搏跳動一樣。人們曾一度把它當成是“外星人”的呼叫，轟動一時。后來，英國科學家休伊什終于弄清了這種奇怪的電波，原來來自一種前所未知的特殊恒星，經(jīng)過計算，它的脈沖強度和頻率只有像中子星那樣體積小、密度大、質量大的星體才能達到。中子星由于其磁軸和自轉軸并不重合，磁場旋轉時所產(chǎn)生的無線電波等各種輻射可能會以一明一滅的方式傳到地球，有如人眨眼，故又稱作脈沖星。脈沖星終于從猜想得到證實，成為二十世紀六十年代的四大天文學重要發(fā)現(xiàn)之一。Fasf的重要研究對象，就是脈沖星。

隨著天文學的發(fā)展，河外星系的探索已經(jīng)取得了很多成果，據(jù)統(tǒng)計：已發(fā)現(xiàn)太陽系外行星的恒星2500顆；太陽系外行星3426顆；雙星131顆。那么，外星文明是否真的存在？真的有“外星人”嗎？我想，在人類的不斷探索下，謎底終將有揭開的一天?。ň庉?夏冬）