FAST，中國和外星人溝通的先進裝備？
2015年，“地球大表哥”——開普勒452b行星的發(fā)現(xiàn)，讓“開普勒”太空望遠鏡堅守23年而誕生的故事為公眾所知。其實，相比較“開普勒”誕生艱難，中國的FAST出世之艱辛絲毫不減。
FAST被外媒冠以《美國驚呼！中國突然公布與外星人溝通的先進裝備》的用途。而國內(nèi)官方更愿意用“天眼”形容它。這個口徑達到500米、“塞滿”整個山谷的望遠鏡是世界上最大單口徑射電望遠鏡。
FAST為尋找外星人而生？
事實上，尋找外星人只是其中一個目標。
FAST具有極其重大的科學意義。根據(jù)記者從中科院了解到，望遠鏡的靈敏度與其口徑的平方成正比，而其可探測范圍，則與口徑的三次方成正比。因此，F(xiàn)AST這一世界上最大單口徑射電望遠鏡的觀測能力令人產(chǎn)生無限遐想。
比如，F(xiàn)AST大幅度增加了可觀測的天體數(shù)目，可為科學家提供更多更好的觀測統(tǒng)計樣本，更可靠地檢驗現(xiàn)代物理學、天文學的理論和模型。同時，它還將搜尋到更多的奇異天體，其中也蘊涵著大量新發(fā)現(xiàn)的機會。
再比如，從宇宙初始混濁、暗物質(zhì)暗能量與大尺度結(jié)構(gòu)，星系與銀河系的演化，恒星類天體，到太陽系行星與鄰近空間事件等的觀測研究，它都具有非此莫屬的競爭力。
俗話說，能力越大，責任越大。FAST這個大塊頭似乎已經(jīng)不再局限于天文界，而是更廣泛地面對人類與自然。它可以巡視宇宙中的中性氫，研究宇宙大尺度物理學，以探索宇宙起源和演化；觀測脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律；主導國際低頻甚長基線干涉測量網(wǎng)，獲得天體超精細結(jié)構(gòu)；探測星際分子；搜索可能的星際通訊信號。
實際上，脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子等重要天文發(fā)現(xiàn)都與射電望遠鏡有關。諾貝爾獎歷史上明確基于天文觀測的10項獲獎成果中有6項都出自射電望遠鏡，射電天文學已成為諾貝爾獎的搖籃。
“它潛在的科學產(chǎn)出也許我們今天還難以預測。”中國科學院國家天文臺射電部首席科學家李菂對FAST寄予厚望。他說：“我們一定要盡快取得創(chuàng)新性成果，盡快挖掘獲得諾貝爾獎級發(fā)現(xiàn)的潛力。”
歷經(jīng)20載 FAST誕生多艱難
早在1993年國際無線電聯(lián)大會上，包括中國在內(nèi)的10國天文學家就提出了建造新一代射電“大望遠鏡”的倡議，渴望在電波環(huán)境徹底毀壞前，回溯原初宇宙，解答天文學中的眾多難題。
兩年后，以北京天文臺（現(xiàn)國家天文臺）為主，聯(lián)合國內(nèi)20余所大學和研究所成立了射電“大望遠鏡”中國推進委員會，提出了利用中國貴州喀斯特洼地，建造球反射面即阿雷西博（Arecibo）型天線陣的喀斯特工程概念。此天線陣由三十幾面口徑的約300米的球面天線組成，它將分布于方圓數(shù)百公里的范圍內(nèi)，具有1角分至100毫角秒的多級分辨率，將從本質(zhì)上改善展源的射電天文成像能力。
在此基礎上，中國科學家為進一步推進喀斯特概念，提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電天文望遠鏡。FAST臺址確定在貴州省黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)金科村的“大窩凼”洼地。這里的喀斯特地質(zhì)條件可以保障雨水向地下泄流，不在表面淤積而損壞望遠鏡。在“大窩凼”附近5千米半徑之內(nèi)沒有一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，25千米半徑之內(nèi)只有一個縣城，無線電環(huán)境理想。
1994年啟動貴州選址工作，并由中國科學院國家天文臺主持，開始了FAST項目13年的預研究。
此后，中國科學院創(chuàng)新工程首批重大項目、中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向項目、國家自然科學基金交叉重點項目……越來越多的科研人員加入，一切都是為了FAST盡快誕生。
終于到了2007年7月10日，F(xiàn)AST項目正式立項。經(jīng)過可行性研究、和工程項目設計、概算后，2011年3月25日，F(xiàn)AST工程正式開工建設，設計工期為5年半。
此時距離提出正式設想已過去18年。這項總投資達12億元、中國有史以來最大的天文工程開建，無數(shù)人的心血終于開始結(jié)晶，這其中無數(shù)的艱辛與堅持，自“不足為外人道也”。
目前，F(xiàn)AST各項基礎工程已陸續(xù)實施完工。2016年7月3日，F(xiàn)AST最后一塊反射面單元成功吊裝，這標志著FAST主體工程順利完工。這只“觀天巨眼”預計于今年9月全部竣工，開始探索宇宙深處的奧秘。
2016年7月3日拍攝的主體工程完成后的FAST全景。來源：新華網(wǎng)
FAST：中國天文的驕傲
“它建成后將在未來20至30年保持世界一流地位?！币宦泛亲oFAST成長起來的李菂難掩自己的欣喜。他說，“建成后，將使在中國在某一個特定波段，第一次擁有世界上最好的儀器。”
“壯觀”、“宏大”、“震撼”，這是國家天文臺研究員陳學雷參觀了施工現(xiàn)場后的感嘆。他也表示，“國家投資建設了這么大的望遠鏡，作為科學家，我們一定要用好它，做出新的發(fā)現(xiàn)。”
備受振奮的不僅是研究人員。作為知名科普人，北京天文館館長朱進也持續(xù)關注著FAST的進展，當FAST有了階段性進展的時候，他往往要發(fā)“微博”祝賀一下，并不時與網(wǎng)友互動探討，答疑解惑。他已經(jīng)在期待FAST有關的科普工作了，聽說當?shù)乜赡芤劳蠪AST發(fā)展旅游業(yè)，朱進也表示支持，“我覺得還是應該考慮發(fā)展旅游的，對大家也是個宣傳?？刂坪脽o線電波段的干擾是關鍵?！?/span>
作為中科院主導建設的大科學裝置之一，“FAST用自己的優(yōu)勢、特點做早期科學部署，探索國外設備不能達到的盲區(qū)，這個經(jīng)驗非常值得推廣?！敝袊茖W院院長白春禮不久前考察FAST時說。
“FAST是一個具有我們自己知識產(chǎn)權(quán)的大科學工程，工程建設過程中，從材料、設計到環(huán)境都遇到很多意想不到的困難，也沒有很多經(jīng)驗可循，這個工程走到今天，一方面體現(xiàn)了‘追趕、領先、跨越’的FAST精神；另一方面，鍛煉了一支包括工程管理和工程技術在內(nèi)的隊伍?！卑状憾Y說。
（作者：馬麗 趙竹青）
