探索宇宙之眼：中國天眼 FAST 的傳奇歷程

作者黃湘紅段躍初黃艷紅

在浩瀚無垠的宇宙深處，隱藏著無數(shù)的奧秘等待人類去揭開。而在中國貴州的崇山峻嶺之間，有一只巨大的“眼睛”正凝視著蒼穹，它就是被譽為“中國天眼”的 500 米口徑球面射電望遠鏡（FAST）。這一偉大的科學工程，不僅是中國科技實力的象征，更是人類探索宇宙的重要里程碑。

圖為：作者中國國家天文協(xié)會會員黃湘紅與中國科學院國家天文臺研究員武向平院士在天眼之父南仁東先生的故鄉(xiāng)——吉林遼源講課時的合影

一、夢想的起源

人類對宇宙的探索從未停止過。自古以來，人們就仰望星空，試圖理解宇宙的奧秘。隨著科技的不斷進步，射電天文學逐漸興起，為人類打開了一扇窺探宇宙的新窗戶。

20 世紀 90 年代，中國天文學家南仁東提出了在中國建設一臺 500 米口徑球面射電望遠鏡的構想。這個大膽的想法源于他對宇宙探索的執(zhí)著追求和對中國科技發(fā)展的堅定信心。南仁東深知，這樣一臺大型射電望遠鏡將為中國的天文學研究帶來巨大的機遇，使中國在國際天文學領域占據(jù)重要地位。

然而，要實現(xiàn)這個夢想并非易事。建設一臺 500 米口徑的射電望遠鏡，面臨著諸多技術難題和巨大的工程挑戰(zhàn)。但南仁東并沒有被困難嚇倒，他帶領著一支由天文學家、工程師和技術人員組成的團隊，開始了漫長而艱苦的籌備工作。

二、艱難的籌備

在籌備階段，團隊面臨的第一個挑戰(zhàn)就是選址。射電望遠鏡需要一個電磁環(huán)境優(yōu)良、地形適合的地方。經(jīng)過多年的實地勘察和分析，最終確定在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼建設 FAST。這里的喀斯特地貌形成了天然的洼地，非常適合建造大型射電望遠鏡。同時，這里的電磁環(huán)境也非常純凈，能夠有效地減少外界干擾，提高觀測精度。

選址確定后，團隊開始進行詳細的工程設計。FAST 的設計理念獨特，采用了主動反射面技術，由數(shù)千塊反射面板組成，可以根據(jù)觀測需要實時調(diào)整形狀，以實現(xiàn)對不同方向的天體進行高精度觀測。這一技術在當時是世界首創(chuàng)，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒。團隊成員們只能通過不斷的理論研究和模擬實驗，逐步攻克技術難題。

除了技術難題，資金也是一個巨大的挑戰(zhàn)。建設 FAST 需要巨額的資金投入，而在當時，中國的經(jīng)濟實力還相對較弱。為了籌集資金，南仁東四處奔走，向政府部門、科研機構和企業(yè)尋求支持。他的執(zhí)著和堅持感動了許多人，最終成功地籌集到了建設資金。

三、建設的征程

2011 年，F(xiàn)AST 工程正式開工建設。這是一場艱苦卓絕的戰(zhàn)斗，數(shù)千名建設者們匯聚在大窩凼，開始了長達五年的建設歷程。

建設過程中，團隊面臨著無數(shù)的困難和挑戰(zhàn)。首先是施工難度大。大窩凼地處山區(qū)，交通不便，施工條件艱苦。建設者們需要在陡峭的山坡上修建道路、鋪設電纜，還要在洼地里建造巨大的反射面和支撐結構。為了確保工程質量和進度，他們克服了重重困難，采用了先進的施工技術和設備，日夜奮戰(zhàn)在施工現(xiàn)場。

其次是技術難題多。FAST 的建設涉及到多個領域的前沿技術，如天文學、力學、電子學、材料學等。團隊成員們需要不斷地進行技術創(chuàng)新和突破，才能確保望遠鏡的性能和質量。例如，反射面板的制造和安裝就是一個巨大的挑戰(zhàn)。每一塊反射面板都需要經(jīng)過嚴格的質量檢測和精確的安裝調(diào)試，才能保證整個反射面的精度和穩(wěn)定性。

在建設過程中，南仁東始終堅守在施工現(xiàn)場，親自指導工程建設。他對每一個細節(jié)都嚴格要求，不放過任何一個質量問題。他的敬業(yè)精神和嚴謹態(tài)度深深地感染了每一個建設者，大家齊心協(xié)力，共同為建設 FAST 而努力奮斗。

四、成功的喜悅

經(jīng)過五年的艱苦建設，2016 年 9 月 25 日，F(xiàn)AST 正式落成啟用。這是一個令人激動的時刻，無數(shù)人為之歡呼雀躍。FAST 的落成，標志著中國在射電天文學領域取得了重大突破，成為了世界上擁有最先進射電望遠鏡的國家之一。

FAST 的性能非常卓越。它的口徑達到了 500 米，是世界上最大的單口徑球面射電望遠鏡。它的靈敏度極高，可以探測到極其微弱的射電信號，比德國波恩 100 米望遠鏡靈敏度高 10 倍，比美國阿雷西博 350 米望遠鏡綜合性能高 10 倍。它的觀測范圍也非常廣泛，可以觀測到 137 億光年以外的宇宙空間，為人類探索宇宙的起源和演化提供了有力的工具。

FAST 的落成啟用，吸引了全世界的目光。許多國際天文學家紛紛來到中國，希望能夠利用 FAST 進行科學研究。FAST 也成為了中國科技創(chuàng)新的一張亮麗名片，展示了中國在科技領域的強大實力和卓越成就。

五、科學的探索

FAST 落成后，立即投入到了緊張的科學觀測中?？蒲袌F隊利用 FAST 開展了一系列重要的科學研究項目，取得了豐碩的成果。

在脈沖星研究方面，F(xiàn)AST 發(fā)揮了巨大的作用。脈沖星是一種高速旋轉的中子星，具有極其穩(wěn)定的脈沖信號。通過觀測脈沖星，可以研究宇宙的引力場、磁場和時空結構等重要問題。FAST 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百顆新的脈沖星，為脈沖星研究提供了豐富的觀測數(shù)據(jù)。

在快速射電暴研究方面，F(xiàn)AST 也取得了重要進展?？焖偕潆姳┦且环N神秘的宇宙現(xiàn)象，其起源和機制至今仍然是一個未解之謎。FAST 對快速射電暴的觀測，為解開這個謎團提供了新的線索。

此外，F(xiàn)AST 還在納赫茲引力波、星系演化、星際介質等領域開展了深入的研究。這些研究成果不僅為人類認識宇宙提供了新的視角和方法，也為中國在國際天文學領域贏得了聲譽。

六、未來的展望

FAST 的成功建設和運行，只是中國天文學發(fā)展的一個新起點。未來，F(xiàn)AST 將繼續(xù)發(fā)揮其巨大的優(yōu)勢，為人類探索宇宙的奧秘做出更大的貢獻。

一方面，科研團隊將不斷優(yōu)化 FAST 的性能和觀測方法，提高觀測精度和效率。他們將開展更多的科學研究項目，深入探索宇宙的奧秘。同時，他們也將加強與國際天文學家的合作，共同推動天文學的發(fā)展。

另一方面，F(xiàn)AST 將帶動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，在天文學教育、科普旅游、高科技產(chǎn)業(yè)等方面，F(xiàn)AST 都將發(fā)揮重要的作用。它將吸引更多的人關注天文學，激發(fā)人們對科學的興趣和熱愛。

總之，中國天眼 FAST 是人類探索宇宙的偉大工程，它的發(fā)展歷程充滿了艱辛與挑戰(zhàn)，也充滿了成就與榮耀。在未來的日子里，它將繼續(xù)引領中國天文學走向世界前沿，為人類揭開宇宙的神秘面紗。我們相信，在 FAST 的幫助下，人類對宇宙的認識將不斷深化，我們的未來也將更加美好。