贵州“观天巨眼”明年将睁开“天眼”探索宇宙

原标题:“观天巨眼”明年将睁开“天眼”探索宇宙

本报记者 邱晨辉《中国青年报》(2015年11月22日01版)

11月21日,工人在安装反射面面板。当日,6根钢索拖动球面射电望远镜(FAST)馈源舱进行功能性测试。FAST有望在2016年9月建成,建成后将成为世界级射电天文研究中心。新华社记者 金立旺/摄 11月21日,工人在安装反射面面板。当日,6根钢索拖动球面射电望远镜(FAST)馈源舱进行功能性测试。FAST有望在2016年9月建成,建成后将成为世界级射电天文研究中心。新华社记者 金立旺/摄

有人说,如果今后一二十年里,地球接收到外星人释放的信号,那一定有FAST的功劳。

尽管这种说法在一些科学家眼里为时尚早,但也在某种程度上道出了这个世界上最大射电望远镜的厉害——一旦建成,就是人类迄今为止看得最远、看得最清的望远镜,许多人类探索宇宙的未解之谜,都有望从她身上找到答案。

如今,这个被誉为“观天巨眼”的射电望远镜,已经进入工程建设的冲刺期。11月21日,FAST在她的出生地贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县动了一下“眼珠”,完成了其馈源支撑系统的首次升舱试验,标志着整个工程的建设进入尾声。FAST工程常务副总经理、国家天文台副台长郑晓年告诉记者,整个工程预计于2016年9月竣工。

FAST虽是射电望远镜,却不喜欢待在一个有电的环境里,哪怕是一丁点的电波都难以忍受。中国科学院国家天文台FAST工程首席科学家、总工程师南仁东曾有一个形象的说法,不要说用手机,就算是附近使用电器,或者几十公里外有飞机向地面发送信息,在FAST那里都会造成一场电磁风暴。

换言之,最灵敏的天线相当于最娇弱的耳膜,轻声耳语也可能造成细微声处听惊雷。

为了照顾FAST的“情绪”,科学家们不得不把她的出生地选在中国西南部的偏远山区——平塘县克度镇金科村。FAST馈源支撑系统总工程师、国家天文台研究员朱文白向记者回忆,这里原本是一片万籁俱静的田野,但对FAST来说,无疑是最好的产地。

科学家们把这个产地称为大窝凼,所谓大窝凼,就是一个大水坑,也被称作“天坑”,这里不通电线,最近一个乡镇在5公里外。

这天一早,记者跟随科学家,从距离最近的克度镇驱车前往,约摸半个小时车程,抵达大窝凼。当地人说,就在半年前,来时的路尚是开车冒烟儿的土路,甚是颠簸。

穿过一个山口,塞满整个山谷的“钢筋水泥”映入眼帘。不少人第一次见到FAST,都会这样说:这哪是望远镜,分明是一口大锅。

作为射电望远镜,FAST的基本原理和人们常见的锅式卫星天线相差无几,主要由反射信号的抛物面和接收信号的馈源两大部分组成,通过“锅”的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。

只不过,FAST这口“锅”更大,接收面积相当于30个足球场那么大。相应地,射电天文学家就像是装备最高级的无线电爱好者,他们聆听的信号不是人造的,而是“天生”的,为接收更微弱的宇宙信号,也只有把天线锅造得更大。

在FAST建成以前,世上已存的最大射电望远镜有两个,一个是号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜,一个是被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜。FAST工程副总工艺师、国家天文台研究员孙才红说,FAST建成后,与前者相比,灵敏度提高约10倍,与后者比,综合性能则提高约10倍。

当然,打造这样一只“眼睛”并不容易。郑晓年告诉记者,FAST工程自开工报告通过之日起已建设5.5年,预计还要建设大半年才能竣工,在此之前,已有长达13年的预研究时间。

FAST的一大特点在于,钢索网结构可以随着天体的移动自动变化,带动钢索网上活动的4450个反射面板(也就是人们俗称的“镜子”)产生变化,以观测到任意方向的天体。

但正如水手扯动缆绳控制风帆的朝向一样,FAST是通过拉扯钢索网来使天线锅变形,其变形过程,基本都是靠激光定位系统校准,每一部分的位移都要控制在毫米级,难度之大可想而知。

一旦“大锅告成”,孙才红觉得一切都是值得的,他说,“FAST这一‘观天巨眼’一旦睁开,就像哥伦布航海一样,我们也不知道会发现什么,但是我们充满期待。”

今年8月,“地球表哥”开普勒452b行星的发现,让“开普勒”太空望远镜坚守23年的故事为公众所知,很快,国内的天文爱好者把“中国造”的FAST请了出来,随后,一篇《美国惊呼!中国突然公布与外星人沟通的先进装备》的文章在网络流传,其内容就是介绍FAST“寻找外星人”的能力。

作为天文研究者,尽管朱文白对寻找外星人的说法有些忌讳,但他也提到,寻找地外生命的确是FAST射电望远镜的一个目标。更为重要的是,FAST投入使用后,可观测的天体数目将大幅度增加,为科学家提供更多更好的观测统计样本,更可靠地检验现代物理学、天文学的理论和模型。

朱文白告诉记者,FAST覆盖了当今射电天文的三大主流热点方向:宇宙演化、脉冲星探测和星际分子。这意味着,一旦FAST建成,能以很高的灵敏度巡视宇宙中的中性氢、观测脉冲星、探测星际分子,这些听上去略显拗口的专业术语,给人类绘制完整的宇宙图景提供了一种可能。还有一种说法是,一旦FAST观测到中性氢信号,就能获知星系之间互动的细节,还可能发现早期宇宙中刚刚形成的氢是怎么运动的,从而为宇宙发育史提供线索。

早在1993年,人类就为探测遥远、神秘的“天外之谜”而作出努力。在当年的国际无线电联大会上,包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议,渴望在电波环境彻底毁坏前回溯原初宇宙,解答天文学中的众多难题。

后来,就有了中国FAST的想法,南仁东是提出并落实这一想法的第一拨科学家,作为他的学生和接力者,朱文白是第二拨参与进来的科学家。当时30岁不到的朱文白,还是一名刚刚毕业的天文学硕士生,就是被这个项目吸引,才投身天文事业。

从一个年轻大学生,到如今在FAST工程上干了近20年的科学家,朱文白希望自己的这种专注和坚持,换来一个理想的结果,即FAST能像一把更密的筛网,捞出宇宙中更多的“漂流瓶”。

本报贵州平塘11月21日电


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