中國天眼再升級：FAST核心陣開啟新征程

作者：段躍初 黃湘紅

在浩瀚的宇宙探索之路上，中國始終以堅定的步伐前行，而中國天眼FAST無疑是其中最為璀璨的一顆明星。2024年9月25日，在中國天眼FAST建成八周年之際，一項具有重大意義的工程——FAST核心陣試驗樣機建設正式啟動，為我國的天文觀測事業(yè)帶來了新的希望與機遇。

中國天眼FAST，作為世界最大單口徑球面射電望遠鏡，自建成以來就以其卓越的性能和驚人的觀測能力震撼著世界。它的綜合性能達到國際領先水平，在脈沖星、快速射電暴、納赫茲引力波等領域取得了多項重要原創(chuàng)性成果。然而，科研的腳步從未停歇，為了進一步提升FAST的科學觀測能力，保持其領先的科學優(yōu)勢，科研團隊精心謀劃了FAST核心陣這一創(chuàng)新方案。

FAST核心陣是充分利用FAST周邊5公里內(nèi)的優(yōu)良電磁環(huán)境優(yōu)勢，建設24臺40米口徑全可動射電望遠鏡與FAST組成綜合孔徑陣。這一方案的提出，既展現(xiàn)了科研團隊的創(chuàng)新思維，也體現(xiàn)了他們對更高科學目標的不懈追求。中國科學院國家天文臺副臺長、FAST運行和發(fā)展中心主任姜鵬指出，相對于500米口徑球面望遠鏡而言，40米口徑的射電望遠鏡建設本身難度并不大，但要實現(xiàn)與大口徑的FAST組網(wǎng)觀測的效果，卻面臨著兩項關鍵技術(shù)難題。

其一，是高性能的常溫接收機。這是一個全新的挑戰(zhàn)，因為在此之前，科研團隊從未涉及過此類接收機的研發(fā)。常溫接收機的性能直接關系到觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準確性，因此，研發(fā)出高性能的常溫接收機成為了FAST核心陣建設的關鍵之一。其二，是綜合孔徑的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。尤其是不同孔徑望遠鏡配在一起的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在國內(nèi)目前尚無特別成熟的經(jīng)驗。這就需要科研團隊進行深入的研究和技術(shù)突破，以確保FAST核心陣能夠高效、準確地運行。

FAST核心陣的建設將帶來諸多重大意義。中國科學院國家天文臺研究員、FAST運行和發(fā)展中心首席科學家朱煒瑋介紹，相較于在運行的百米口徑射電望遠鏡，F(xiàn)AST的靈敏度要高一個數(shù)量級，但分辨率與國際一流的陣列望遠鏡相比卻要低很多。而通過在FAST周圍增加輔助的望遠鏡，組成核心陣，就相當于把FAST變成了一個口徑很大的望遠鏡，雖然這個口徑很大的望遠鏡里面只有一些很小的地方是真的有鏡子，但卻可以極大地提高其分辨能力，使其擁有更好的成像能力。

FAST核心陣將有效提升觀測分辨率和成像能力，這對于天體物理學研究具有重大價值。它將在引力波事件、快速射電暴、伽馬射線暴、超新星、黑洞潮汐瓦解事件等方面發(fā)揮重大作用。例如，在引力波事件的觀測中，高分辨率的觀測可以幫助科學家更準確地定位引力波源，深入研究引力波的產(chǎn)生機制和傳播特性。在快速射電暴的研究中，清晰的成像能力可以讓科學家更好地了解快速射電暴的起源和演化過程。

除了天體物理學研究，F(xiàn)AST核心陣還可以在近地天體預警、深空衛(wèi)星通訊等深空探測領域發(fā)揮重要作用。在近地天體預警方面，高分辨率的觀測可以提前發(fā)現(xiàn)可能對地球造成威脅的近地天體，為人類的安全提供保障。在深空衛(wèi)星通訊領域，F(xiàn)AST核心陣可以作為強大的通訊中繼站，提高深空衛(wèi)星通訊的質(zhì)量和穩(wěn)定性，為我國的空天領域起到重要的戰(zhàn)略支撐作用。

總之，F(xiàn)AST核心陣的建設是中國天文觀測事業(yè)的又一重大里程碑。它不僅體現(xiàn)了我國在科技創(chuàng)新方面的實力和決心，也將為人類探索宇宙奧秘、推動科學進步做出更大的貢獻。在未來的日子里，我們期待著FAST核心陣能夠順利建成并投入使用，為我們帶來更多的驚喜和發(fā)現(xiàn)。讓我們共同見證中國天眼在宇宙探索之路上的新輝煌，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢貢獻更多的智慧和力量。