交汇点讯 3月7日，受新冠肺炎疫情影响而闭馆的中国天眼科普基地瞭望台恢复开放。不久前，这座500米口径球面射电望远镜（FAST）刚刚通过国家验收、正式开放运行，宇宙的奥秘也得以再次向我们揭开。
作为目前世界上口径最大、设计最先进、感应最灵敏的射电望远镜，它开创了建造巨型望远镜的新模式，突破了传统望远镜的百米工程极限。交汇点科技周刊记者采访天文学专家，探秘中国“天眼”背后的科技力量。
“中国天眼”之父南仁东曾经说过：“感官安宁，万籁无声。美丽的宇宙太空以它的神秘和绚丽，召唤我们踏过平庸，进入它无垠的广袤。”如今他的骄傲“中国天眼”500米口径球面射电望远镜正式通过验收开放运行，观测目标延伸到直径10万光年的银河系边缘，人类探索宇宙的眼界将更加开阔。
坐落于贵州平塘的FAST于2016年建成启用，这口像“大锅”一样的射电望远镜位于一处天然洼坑里，它的主体一共有三个部分。由大锅表面的反射面、大锅四周的六个电塔和大锅中心的一个盒子模样的馈源舱组成。通过反射面收集太空天体的信号，然后汇集到大锅中间的馈源舱中，再由光缆将信号传出去进行分析研究和储存。
从2017年10月“中国天眼”首次发现2颗脉冲星到2020年1月11日召开的国家验收会上公布累计发现脉冲星优质候选体146颗；“中国天眼”已证实发现脉冲星102颗；它两年多来发现的脉冲星超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现数量的总和，其相关研究成果发表论文300余篇，其中SCI收录80篇，EI收录76篇。
既然“中国天眼”3年前落成启用了，为什么到今年1月才验收？国家天文台副研究员钱磊解释，要实现科学家的各种观测意图，达成稳定可靠的灵敏度，对望远镜来说并非易事。从世界最大到世界最灵敏，3年来“中国天眼”早一刻不停调试和试观测的目标和成果。它的观测范围能企及河外星系甚至百亿光年之外的宇宙边缘。
随着接收装置的不断调试，FAST的巡天成像效率也将不断提升。目前FAST已经完成多个接收机的安装调试，覆盖从70兆到3G赫兹频段，从而可以观测中性氢、分子谱线等不同科学目标。在调试期间，“中国天眼”还发现了从未被其他望远镜观测到的脉冲星现象。国家天文台研究员李菂领衔的一个脉冲星研究结果，对经典的“旋转木马”辐射模型提出了挑战。再如费米高能射电源，美国阿雷西博望远镜搜索未果，而“中国天眼”一次探测成功。
通过国家验收意味着什么？FAST首席科学家李菂表示，这表明望远镜将开始全面执行脉冲星计时、搜寻地外生命等科学任务，并对中国科学家开放。“今年晚些时候就可以对设备进行正式开放，至少全中国的科学家可以使用。”
国家天文台研究员姜鹏则认为，通过国家验收意味着“中国天眼”完成了工程师和科学家之间的交接棒，“火力全开”投入科学观测，接下来两三年内将有一系列重要科学产出，同时进一步稳定望远镜的性能。
“脉冲星，就是快速自转的致密中子星。”中科院紫金山天文台科普部主管胡方浩介绍，脉冲星是在1967年首次被发现的，因为这种星体能够不断地发射严格周期性脉冲信号，就把它命名为脉冲星。脉冲星是由恒星演化和超新星爆发产生，因此研究脉冲星，有助于解答很多重大的天文物理学问题，比如恒星的演化、脉冲星在宇宙航行中的重要性、引力波的形成以及黑洞的成因等诸多天文学最前沿的重大问题。
为什么要找脉冲星？FAST总工艺师王启明解释，因为脉冲星持续发出的信号非常稳定。“找到以后就可以应用于深空探测、星际旅行，可以起到导航作用。” 王启明举例，“如果你要走到火星，或者走出太阳系，甚至走出银河系，根本无法用地球上的GPS去导航，但如果能知道宇宙中脉冲星的位置，就可以通过它作为坐标，来定位、导航。”
他还指出，航天航空的精确定位也离不开射电望远镜。“如果我们发射飞船去火星，飞船在运行的过程中隔一段时间就发一个脉冲信号回来，我们的‘天眼’就可以灵敏地接收到这个信号，快速判断它的位置，是否在正确轨道上。”
总之，借助这只巨大的“天眼”，科研人员不仅能窥探星际之间互动的信息，观测暗物质，测定黑洞质量，甚至搜寻可能存在的星外文明。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者，这也将为世界天文学的新发现提供重要机遇。
“古有十年磨一剑，今有二十年‘铸天镜’。国家加大对天文观测设施的投入，是综合国力提升的体现，也是工业制造水平的缩影。”FAST工程总工艺师兼主动反射面系统总工王启明说。
都说FAST是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，有人在月亮上打手机，也逃不过它的“眼睛”。科技周刊记者了解到，这样高、精、尖的设计施工离不开江苏企业的保驾护航，它就是来自宜兴的沪宁钢机。
“利用天然的喀斯特洼坑作为台址，洼坑内铺设数千块单元组成冠状主动反射面，采用轻型索拖动机构和并联机器人实现接收机高精度定位，这是中国‘天眼’的三大自主创新。”王启明告诉记者，其中，环形支撑圈梁是FAST工艺设备中最关键的一步
记者在采访中了解到，沪宁钢机接手过很多国家级重大工程，如“鸟巢”体育馆、国家大剧院、广州电视塔等项目。但像FAST这样的高精度天文设备工程还是首次。沪宁钢机承接该项目的钢结构建设后，就开始组织科研人员开展技术攻关。经过半年多的努力，研发的倒扣式滑移系统解决了高空无法完整铺设轨道的难题，多功能平板车及圆周滑移系统则解决了高空运输、高空滑移和高空吊装难题。攻克这些技术难题后，沪宁钢机仅用了短短6个月时间，就完成了FAST工程的钢结构建设。
王启明向记者介绍，在验收现场，专家们认为沪宁钢机的创造性做法不仅缩短了工期，还提高了精度，为今后恶劣山区条件下开展大型钢结构施工提供了重要参考，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。“参与建造FAST项目的中国电子科技集团、中铁建、沪宁钢机、柳工欧维姆，都堪称全球行业内的一流企业。
未来20年是射电天文乃至天文学的‘黄金时代’，这些中国科技和工业制造业界的科学家、工程师、技工们不断增强的创新力，让我们拥有向宇宙更深处探索、实现前沿科学领域突破的信心。”胡方浩这样总结。
