“中國天眼”交出最新成績單

文／本刊編輯部

觀測服務(wù)超過5200個機時，達到預期設(shè)計目標近2倍，累計發(fā)現(xiàn)脈沖星超過240顆，基于觀測數(shù)據(jù)發(fā)表的高水平論文達到40余篇。這是被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）。自2020年1月驗收以來交出的最新成績單。

11月4日，中國科學院國家天文臺舉行發(fā)布會介紹，“中國天眼”運行穩(wěn)定可靠，取得一系列重大科學成果。其中，“中國天眼”的快速射電暴研究成果近日陸續(xù)發(fā)表于國際科學期刊《自然》雜志?！爸袊煅邸钡捻樌\行，使得我國相關(guān)科研團隊迅速成為國際快速射電暴的核心研究力量。

“天文學是一門極度依賴觀測設(shè)備的科學。”中國科學院院士、FAST科學委員會主任武向平在發(fā)布會上說，“有了大國利器，我們在國際天文學領(lǐng)域的地位就不一樣了……在射電天文學領(lǐng)域，我們已經(jīng)進入第一方隊。”

今年2月，F(xiàn)AST團隊克服疫情影響，正式啟動科學委員會遴選出的五個“優(yōu)先和重大項目”，近百名科學家開始使用并處理FAST的科學數(shù)據(jù)。

“今年4月，時間分配委員會開始向國內(nèi)天文界征集自由申請項目，目前已經(jīng)接到170余份申請，申請的總時間約5500個小時，實際批準1500個機時，只有30%能得到支持，可見FAST望遠鏡觀測時間競爭相當激烈?！敝袊茖W院院士、中國科學院國家天文臺臺長常進說。

FAST于2016年落成，它的反射面面積與大約30個標準足球場相當，是全球最靈敏的單口徑射電望遠鏡，大大拓展了人類的視野，也使中國天文學家有機會走到射電天文研究的最前沿。

常進表示，F(xiàn)AST全新的設(shè)計理念開創(chuàng)了建造巨型望遠鏡的新模式，突破了傳統(tǒng)全可動射電望遠鏡口徑大約百米的工程極限，同時也帶來了極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

FAST巨大的反射面能根據(jù)天體的位置實時地主動調(diào)節(jié)形狀，30噸的饋源艙在140米的高空、206米的范圍運動，所有的控制精度要達到毫米級。巨大工程體量、超高精度要求及特殊的工作方式，使FAST面臨前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)。

為此，工程團隊開展了一系列的技術(shù)攻關(guān)，克服了力學、測量、控制、材料、大尺度結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域諸多技術(shù)難題。

工程團隊研制了超高耐疲勞特性的鋼索，超過國內(nèi)、國際相關(guān)標準規(guī)范的2.5倍；創(chuàng)新地采用世界上最大跨度柔性并聯(lián)機器人和剛性6自由度并聯(lián)機器人構(gòu)成的兩級調(diào)整機構(gòu)，實現(xiàn)了饋源均方根值10毫米的高精度定位；創(chuàng)造性地將衛(wèi)星定位、慣導和全站儀多種測量技術(shù)融合，實現(xiàn)了全天候、大尺度、高精度、高采樣率的饋源支撐系統(tǒng)動態(tài)測量。

隨著性能的提升，F(xiàn)AST科學潛力逐步顯現(xiàn)。“FAST的靈敏度是全球第二大單口徑射電望遠鏡的2.5倍以上，這是中國建造的射電望遠鏡第一次在靈敏度這個重要指標上占據(jù)到了世界的制高點，對促進我國天文學實現(xiàn)重大原創(chuàng)突破具有重要意義。”FAST運行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬說，超高靈敏度使其在射電瞬變源方面具有重大潛力，有望在短時間內(nèi)實現(xiàn)納赫茲的引力波探測，捕捉到宇宙大爆炸時期的原初引力波，為研究宇宙大爆炸原初時刻的物理過程提供數(shù)據(jù)支撐。

同時，F(xiàn)AST還有能力將我國深空探測及通訊能力延伸至太陽系邊緣，滿足國家重大戰(zhàn)略需求。

中國天眼FAST是由人民科學家、時代楷模南仁東于上世紀90年代提出構(gòu)想，歷時20余年建設(shè)完成的巨型射電望遠鏡，前后四代數(shù)百名科研工作者前赴后繼，為FAST建設(shè)調(diào)試運行付出了巨大努力。