世界最大单口径射电望远镜中国“天眼”落成启用。新华社发
从选址、创新设计到研发制造、组织施工，经历了22年的风雨艰辛，昨天，位于贵州黔南州平塘县克度镇的世界最大单口径射电望远镜———500米口径球面射电望远镜(FAST)终于正式启用。
FAST在灵敏度和综合性能上，与被评为人类20世纪十大工程之首的美国“阿雷西博”350米望远镜相比，其综合性能提高约10倍。理论上说，FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号，这个距离接近于宇宙的边缘。从此，一只敏锐的眼睛在地球上张开，科学家将依靠它搜寻宇宙初生的那一幕，洞察宇宙演化的奥秘。目前，它已接收到1351光年外脉冲星信号。
不过，昨天的竣工对FAST来说，还只是一个起步。未来两三年，它将进入整体联调、试运行阶段，逐步达到最佳运营状态。此后，望远镜将对全世界科学家开放。
无线电波净土竖起“观天巨眼”
在引力波被证实之前，人类只能通过无线电波观测宇宙。离我们越是遥远的宇宙深处，传来的无线电波就越是微弱。随着人类现代通讯技术的发展，人工发射的无线电信号越来越强，这给天文学家带来困扰。
早在1993年的国际无线电科学联合会大会上，科学家们就期望，在电波环境彻底被破坏之前，寻找一块净土，真正看一眼初始的宇宙，弄清宇宙结构演化的奥秘。然而，掌握宇宙边缘的微弱信息需要大口径望远镜，中国科学家于1994年提出建造大口径射电望远镜的计划。
当射电望远镜的口径超过100米，它就会被自身的重量压垮，因此只能利用天然洼地，放置望远镜的巨大身躯，并通过移动焦点的办法，来完成对不同天区的观测。为了减少工程成本，科学家最终花了4年时间，从约400个喀斯特地貌的备选洼地中，选择了贵州的一处“大窝凼”。
目前，《贵州省500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法》已出台，以台址为圆心，半径5千米区域被设为核心区，5至30千米的环带为协调区，保证FAST免受电磁干扰。
殚精竭虑挑战精度极限
与美国“阿雷西博”望远镜只能通过改变天线馈源的位置扫描天空中的一个带状区域相比，FAST的“监听”范围明显更宽广：通过灵活移动的馈源舱变动焦点，球冠反射面可以在被观测的射电源方向形成300米口径的瞬时抛物面，更便于追踪移动的天体。
气势恢宏的FAST最震撼人心的是精准。国家天文台副台长、FAST工程常务副总经理郑晓年说，在这一领域，中国一直保持着多个“世界第一”。
FAST拥有4450块反射镜面、6670根主索。其索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构，其500兆帕的超高应力幅，是国家标准的2.5倍，钢索弯曲次数高达200万次。
FAST的移动焦点———馈源舱，能在距谷底140至180米的高度内、直径207米的球冠范围内自如移动，二次定位精度达到10毫米。
FAST的主动反射面板，用激光全站仪、24个测量基墩，与馈源舱同步协调运行，百米距离测量精度达到2毫米。“经过3年的测试，我们的基墩稳定性很高，误差不超过1毫米。”FAST工程测量与控制系统总工朱丽春说。
未来10-20年保持世界一流设备地位
FAST的落成启用，吸引了一众国内外天文学家为之点赞。1993年诺贝尔物理学奖获得者、射电脉冲双星发现者约瑟夫·胡顿·泰勒向FAST的建设者们表示祝贺，“他们按期建成了世界上最大、最灵敏的设备。我预计FAST将会带来许多新的、重要的科技成果”。
未来两三年，FAST将进入紧张的调试-试运行观测阶段，只有过了这一关，它才能真正成为得心应手的科学观测利器。FAST工程副经理张蜀新说，获得好的数据才是关键，这取决于能否把FAST性能调到最好。
作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来10年-20年保持世界一流设备的地位，覆盖当今射电天文的主流热点方向和科学目标：巡视宇宙中的中性氢，研究宇宙大尺度物理学，以探索宇宙起源和演化；观测脉冲星，探测星际分子，甚至还可以搜寻地球外生命；可观测的天体数目将大幅度增加，可为科学家提供更多更好的观测统计样本，可更可靠地检验现代物理学、天文学的理论和模型。
“天文小镇”激发科学热情
随着FAST的开工，大窝凼，这个贵州山区原本静谧安宁的一处峰丛洼地开始为世人所关注，它所在的黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇也因“天文”概念的植入而发生了前所未有的变化。
目前，平塘县政府已经在克度镇打造了国际天文科普旅游文化园，2016年的国际射电天文论坛就在此举行，围绕科学、科普、旅游配套的“天文小镇”也在建设中———FAST游客服务中心、天文体验馆、中轴迎宾广场等建筑会次第落成，国家级超算中心、空间天气监测仪、天文GPS基站、最高灵敏度阵列望远镜等高新技术大科学项目，也会在这里出现。
张蜀新说，在发展旅游业时，需要严格控制各种有可能对FAST造成干扰的电子类产品进入区域内，这样，天文旅游才可以和FAST互惠发展。
（原载于《文汇报》2016-09-26 07版）
