光年之外

2016年7月3日，貴州黔南州平塘縣，世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡—500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）的最后一塊反射面單元成功吊裝，這標(biāo)志著FAST主體工程順利完工。作為中國天文學(xué)研究的最新利器，它將致力搜尋更多的奇異天體，觀測(cè)脈沖星，探索宇宙起源、星系與銀河系的演化，甚至還可以搜索星際通信信號(hào)，開展對(duì)地外文明的探索。

130億光年之外，在發(fā)生什么？

從17世紀(jì)意大利科學(xué)家伽利略第一次把簡陋的5厘米望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向天空的那一刻起，人類便打開了認(rèn)知新世界的大門。

1990年4月24日，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡搭乘發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)入太空。作為人類最敏銳的“眼睛”之一，它讓人們看到了前所未有的宇宙景象，將視野擴(kuò)展到130億光年以外。在此之前，人類能夠觀測(cè)到的宇宙范圍只有70億光年。

2016年9月25日，世界上最大單體射電望遠(yuǎn)鏡工程—FAST射電望遠(yuǎn)鏡，在貴州平塘縣正式竣工運(yùn)行。這個(gè)直徑500米的望遠(yuǎn)鏡又名“中國天眼”，將人類的視野再次擴(kuò)大到137億光年以外。與此同時(shí)，它還具有搜索暗弱脈沖星及其他暗弱射電源的能力，在地外生命的搜索等方面，有望實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的重大突破。

曾幾何時(shí)，世界領(lǐng)先的射電天文望遠(yuǎn)鏡均由歐美國家建造。如今，F(xiàn)AST的出現(xiàn)使我國在相關(guān)領(lǐng)域步入世界先進(jìn)行列。

建設(shè)新一代射電望遠(yuǎn)鏡，接收更多外太空的訊息，這是FAST首席科學(xué)家、總工程師南仁東在上世紀(jì)90年代提出的設(shè)想。經(jīng)過長達(dá)20多年的選址和施工，“天眼”最終在貴州天然的喀斯特地貌上“張開”。

從高空望向地面，F(xiàn)AST的巨大反射弧面像是一口嵌入地面的大鍋。6個(gè)支撐塔在周圍高高豎起，網(wǎng)格爬滿“鍋”底，反射面面板一圈一圈鋪滿索網(wǎng)的空隙，織成巨網(wǎng)。

這是世界上第一個(gè)采用變位工作方式的索網(wǎng)體系，也是世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。索網(wǎng)可以根據(jù)觀測(cè)天體的方位，在FAST反射面的不同區(qū)域形成直徑為300米的拋物面，以實(shí)現(xiàn)精確觀測(cè)。這個(gè)可移動(dòng)的拋物面，被人們形象地稱為天眼的“虹膜”。

至于天眼的核心組成部分“瞳孔”—饋源艙，定位精度和工程難度更是前所未有。饋源是指射電天文望遠(yuǎn)鏡用來接收天體信號(hào)的系統(tǒng)，饋源艙就是用于安放這個(gè)系統(tǒng)的平臺(tái)。

經(jīng)過工程師們的反復(fù)驗(yàn)算，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)新性地采取輕型索支撐饋源平臺(tái)方案，把饋源艙減重到30噸，由6條600多米長的鋼索吊在空中精準(zhǔn)定位，誤差不超過48毫米。

中科院國家天文臺(tái)原副臺(tái)長鄭曉年表示，F(xiàn)AST突破了射電望遠(yuǎn)鏡的百米極限，它與號(hào)稱“地面最大的機(jī)器”的德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，靈敏度提高約10倍。在未來20年至30年的時(shí)間里，F(xiàn)AST都將保持世界一流設(shè)備的地位。

截至今年9月中旬，F(xiàn)AST發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量已經(jīng)達(dá)到224顆，在國際上所有的望遠(yuǎn)鏡中，處于一流水平。宇宙浩瀚無窮，探索永不停止。中國科學(xué)院國家天文臺(tái)表示，F(xiàn)AST將開啟地外文明搜索，尋找來自宇宙深處高智慧生命的信號(hào)。也許有一天，“天眼”將會(huì)收到外太空生命體的回聲。