文/宋潇旸 龚维

神奇的事儿年年有，只是今年特别多。

神秘的引力波突然现身，无法捉摸的量子也能通讯，这不，最近一口“大锅”又红爆了半边天。这口“锅”就是被称作“天眼”的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电天文望远镜(下文简称FAST)建设项目。这也是我国又一项大科学装置。

怀柔人估计没人不知道大科学装置，毕竟高能同步辐射光源装置、综合极端条件实验装置、地球系统数值模拟装置这三个大科学装置都将落户怀柔。

有人用“国之重器”来形容这些应现代科学发展需求而生的大装置，以凸显其重大意义。事实上，与它们紧密相连的也往往是人类基因组计划、国际热核实验反应堆计划等耳熟能详的国际大科学计划。此前非常火爆的引力波也是被美国的大科学装置捕捉到了行踪，这也进一步坚定了我国发展自己的大科学装置的决心。

那么，FAST是做什么用的?未来用它是否也会诞生影响世界的科研成果?

超级“天眼”开启，肩负重大使命

二战后射电天文学方兴未艾，接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射四大天文发现，而我国在这一领域却长期处于空白状态。对老一辈天文学家来说，拥有这样的望远镜一直是个梦。我国天文学长期落后，主要受制于望远镜设备。

走过蹒跚学步、仰望西方强国的阶段，近年来我国陆续建成5座射电望远镜，口径从25米到65米不等。不过，与美国的305米口径和德国100米口径射电望远镜相比，我们的射电望远镜观测能力还比较有限。而且虽然天文设备按国际惯例都是开放的，但中国人要独立申请使用国外望远镜比较难，由于设备差距较大，也缺乏平等合作的基础。

正因如此，我国自主研制的500米口径FAST一亮相就吸引了所有中国天文人的目光，同时也获得了世界的瞩目，这意味着我国天文学离世界一流水平更近了一步。

当然，这一步距离真正的立体化征战天文领域，还有一些困难。从某一点看宇宙，视野有限，望远镜要形成阵列才能发挥更强威力。

FAST擅长的观测频率是中低频，而高频的亚毫米波、毫米波领域也需要更强的望远镜，才能形成比较完备的观测体系。按计划，500米口径球面射电望远镜将和我国其他5座射电望远镜组成“天眼”群——甚长基线干涉测量网，并主导国际射电领域的低频测量网，从而更好地获取天体超精细结构。这其中就包含天文学家呼声最高的12米光学红外望远镜，还有紫外望远镜和X射线望远镜等。

未来5至10年，大射电等项目只是我国大望远镜建设浪潮的前浪。中国12米光学红外望远镜已初步通过专家评审，有望于“十三五”规划期间立项。

好消息是，今年年底，我国将发射自主研制的硬X射线调制望远镜卫星，它可以进行宽波段大天区X射线巡天成像，具有独特的观测黑洞、中子星等高能天体多波段X射线快速光变的能力，并可以监视天空的高能爆发现象。位于怀柔的国家空间中心或许也将承担相关任务。

立体化作战的望远镜集群，不仅将大幅提升我国在天文科学与技术方面的自主创新能力，还能广泛应用于导航、定位、航天、深空探测等领域。

超高灵敏度，睁眼看宇宙

都说望远镜的“锅盖”越大越灵敏，那么500米的FAST究竟有多灵敏?科学家打了个比方，有人在月亮上打手机，也逃不过它的“眼睛”。

FAST灵敏度极高，是因为它能够接收遥远脉冲星发射的电磁波，包括极其微弱的电磁波。

脉冲星1967年被发现，是一种高速旋转的中子星，具有超强的磁场。有的脉冲星每秒可以自转几百圈，就像海边灯塔，旋转的光柱不停地扫过地球。高频的电磁波先到达地球，低频的电磁波有个延迟。当地球与脉冲星距离很远时，这个延迟的量就大。科学家们就是利用这个延迟的量来推断脉冲星与地球的距离的。

别看FAST面积巨大，但它还是很灵活的。根据观测的方向，它会拉扯索网来变形天线锅，如同人类转动自己的眼珠，这样遥远的太空对它来说将不存在方向上的死角。

FAST上4450块反射板形成一个巨大的球面，靠锅底的变形来变换天线的方向，变形是由与索网相连的2000多个小电机控制的。这些电机配合动作，控制着索网的形状。整个变形过程，由激光定位系统来校准。

当然，FAST在很多领域都具备超强的能力：发现气体星系有望在过去的基础上提高10倍，发现的脉冲星数量有望翻倍，有望发现新的星际分子……作为世界最大的单口径望远镜，FAST有望在未来20—30年保持世界一流设备的地位。

射电望远镜诞生至今，人类发现的约2500颗脉冲星全部位于银河系内。科学家们将中国大射电首批观测目标锁定在银河系外，希望依靠其超群的灵敏度搜寻河外星系的脉冲星。发现更多脉冲星，从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒级脉冲星，将来有望应用于空间飞行器导航领域。

仰望宇宙深处，探寻未知生命

当然，公众最感兴趣的还是FAST能否搜寻到外星文明。

通过望远镜，伽利略发现月亮的光乃至其他行星的光是太阳的反射光，发现了木星最亮的4颗卫星，发现了银河由无数颗恒星组成……一系列发现，震撼全球，开辟了天文学的新天地。伽利略打开了观测太空的一个门缝，在他所处的宗教气氛浓厚的时代实属不易。

直到射电望远镜的产生，外星人的概念开始浮现。因为千百年来人类大多通过可见光波段观测宇宙。事实上，天体辐射覆盖整个电磁波段，可见光只是其中人类可以感知的一部分。

上世纪30年代初，美国贝尔实验室工程师央斯基用天线阵接收到来自银河系中心的射电辐射(无线电波)，开创了用射电波研究天体的新纪元。1937年，美国人雷伯在自家后院建造了一架直径9米的射电望远镜，随后证实了央斯基的发现，并观测到太阳以及其他天体发出的无线电波，成为射电天文学的先驱。

1967年，科学家在发现脉冲星时，看到这种电磁信号极其规律，因而认为这是外星人发出的信号，后来才知道这是一种高密度恒星的信号。无线电台、卫星电视发出的无线电信号，都存在人为编码，而天体信号是一种类似有规则的随机信号，不会有人为调制的痕迹。如果FAST能收到太空中有编码的信号，肯定不属于天体现象。那会不会是外星文明呢?

孤独的地球人类总是希望宇宙中能有自己的难兄难弟。连美国《基督教科学箴言报》在报道FAST时也迎合了一下读者的口味：“中国刚刚建成的全球最大单口径射电望远镜将可能回答人类探索宇宙的一个最古老问题：外太空是否有其他生命的存在?”

“天眼”凝望着遥远的外太空，而我们等待着它的回答。■