25日，世界上最大的单口径巨型射电望远镜——500米口径球面射电望远镜（FAST）在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县宣布落成启用。

　　这个中国最大的天文工程，将倾听来自遥远宇宙最轻柔的“呢喃”：能够接收到137亿光年以外的电磁信号，获取并分析各种宇宙信息，挖掘隐藏在星空深处的无穷奥秘。

　　既是世界上最大的单口径巨型射电望远镜，也拥有国际一流的灵敏度和综合性能

　　FAST给人的第一感觉就是大：直径500米，高差173米，从空中俯瞰，它就像一口由群山环抱的“超级大锅”。

　　“锅面”——巨大的球冠形反射面；“锅”正中央悬空的“盒子”——馈源舱；支撑“锅”的无数道线——索网等支撑结构。一点一面多线，看似纤细简单，却牢牢撑起了这个庞然大物，并保障了其高超的灵敏度和综合性能。

　　洼坑内铺设的500米球冠状主动反射面是FAST望远镜的关键组成部分，共有4450块反射面板单元，有近30个足球场大。每块反射面单元边长为10.4米至12.4米，重427.0千克至482.5千克，厚度约1.3毫米。“由索网结构支撑的反射面通过反射聚焦，将射电信号聚拢到一点上。铺设一块块反射面单元就花了11个月。”FAST工程总工艺师王启明说。

　　索网结构会随着天体的移动自动变化，带动钢索网上活动的4450个反射面板产生变化。“球冠反射面在射电源方向形成300米口径瞬时抛物面，将望远镜接收机移动到抛物面的焦点上，可以观测到40°天顶角内任意方向的天体。”

　　射电信号聚焦的一点就是“锅底”正上方悬挂的馈源舱，馈源舱下平台安装着FAST用来接收宇宙外来信号的馈源接收机，通过它把数据传输出去。“与国外的射电望远镜不同，FAST的馈源舱可以移动。”FAST工程馈源支撑系统副总工李辉说，“我们的创新之处还在于，将一直以来万吨级的馈源平台重量降至30吨。”

　　“没有精密测控，FAST会变成瘫痪的植物人。”FAST工程测量与控制系统总工朱丽春说，以馈源舱的测控精度为例，进行观测时，仅仅一个移动舱体的简单过程，都要经过三级精密测控。“大锅”里还伫立着24个放置激光全站仪的基墩，这是进行位置基准的重要设备，工程师们用梅花桩将其打到了地面的基岩，经过3年测试，达到了1毫米的稳定性。

　　与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST望远镜灵敏度提高约10倍；与美国“阿雷西博”305米望远镜相比，其综合性能提高约10倍，并将在未来10年到20年保持国际一流设备的地位。

　　选址始于1994年，从前期选址到设计研发、后期维护都由中国科学家完成

　　“从选址开始，FAST的建造就充满艰辛不易。”台址与观测基地系统总工程师朱博勤说。作为我国自主知识产权的大科学装置，FAST由中国科学家创新设计、研发制造、组织施工。

　　FAST选址工程始自1994年。“这是件异常复杂的事情，既要考虑电磁波环境、地质条件，还要考虑造价问题。”朱博勤回忆，“在排除了火山口、矿坑和陨石坑等低洼地形后，锁定了喀斯特地貌。”科学家们总共考察了400多个洼地，经过反复比较论证，最终选定贵州省平塘县克度镇金科村的大窝凼洼地。“我们确认，这里是建造FAST最完美的地点。”

　　此后，FAST的创意经过10多年反复锤炼，其间对主动反射面、光机电一体化的馈源支撑系统、高精度的测量与控制、接收机等多项关键技术开展了长达14年的合作研究，凝聚了来自多家科研单位的众多中国科学家的创新研究。

　　为了做好FAST的后期维护，FAST的细节处处透露着科学家的用心。凑近大锅“锅面”观察，三角形的反射面板是白色半透明的，布满了小孔。侧耳倾听，还有微风穿过面板产生的轻微哨声。“每块面板的50%面积都是镂空的。”王启明说，考虑到贵州多雨的气候，这种设计能够让雨点穿过面板，落入地面，不会影响反射面。“漂浮物和小颗粒可以通过面板直接过滤，大的物体也能被定期直接清理。这种透风的设计，还能够减少大气流动对电波接收的干扰，透光的性能也不妨碍‘锅底’植被的生长，可谓一举多得。”王启明说，这种工艺并不会影响观测效果。

　　FAST的灵敏度非常高，极易受到电磁干扰。“除了对望远镜进行电磁屏蔽专项设计，还要保护台址周边宁静的电波环境。”FAST工程副总经理、办公室主任张蜀新说，为保护FAST免受电磁干扰，2010年12月电磁兼容工作组成立，负责电磁环境的保护和无线电干扰的协调。贵州省也制定了《贵州省500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法》，已于2013年起实施。“未来人们想要进入FAST区域，是绝对不允许携带手机和照相机等电子设备的。”

　　能观测到更多天体，有助于研究宇宙起源、寻找地外文明

　　“建设射电望远镜，越大越好。”王启明说。FAST望远镜的灵敏度，也就是观测暗弱天体的能力，和其口径的二次方成正比。其可观测宇宙空间的体积，即大约可观测的天体数目，和其口径的三次方成正比。“FAST投入使用后，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。”

　　身形庞大的FAST背负重大科学任务。据FAST工程副总工艺师孙才红介绍，FAST将观测宇宙中的中性氢，“这有助于研究宇宙大尺度物理学，以探索宇宙起源和演化。”脉冲星观测也是FAST的重点，“脉冲星是恒星演化的最后阶段，通过对它的观测可以研究极端状态下的物质结构与物理规律”。此外，还要研究主导国际低频甚长基线干涉测量网，获得天体超精细结构。“FAST也担负着寻找地外文明的任务，探测星际分子，搜索可能的星际通讯信号，包括大家最感兴趣的外星人。”孙才红说。

　　未来3至5年，FAST的重点工作是调试和试观测工作。“并不是说今天建成了，明天就能立刻‘下锅炒菜’。”朱博勤说，对于系统高度复杂的FAST来说，建成并不代表了它的性能已经达到了最优。

　　“反射面由球状变为抛物面的变形过程，以及馈源舱的移动精度，都还需要进一步调试。”据他介绍，科学家们还将利用FAST对已被发现的脉冲星进行观测，以此验证望远镜的各项指标，为发现新的脉冲星做准备。“科学家总是希望能够获得高质量的观测数据，所以未来将通过调试和试观测，以达到望远镜的最佳性能。我们当然也期待过程中会有一些令人惊喜的发现。”（人民日报记者 刘诗瑶）

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　　大国重器耀苍穹——世界最大射电望远镜在三大领域实现突破

　　来源：光明日报  时间：2016-09-26

　　9月25日，目前世界最大的天文望远镜——500米口径球面射电望远镜（英文简称FAST）在贵州省平塘县克度镇大窝凼村正式落成启用。祖国西南，苗岭深处，从此又添一件大国重器。

　　FAST工程总工程师兼首席科学家南仁东说，FAST是我国具有自主知识产权的大科学装置，由中国科学家创新设计、研发制造、组织施工，实现了多项技术突破。借助这只“天眼”，科学家将可以巡视宇宙中的中性氢、探索宇宙起源和演化、观测脉冲星、研究极端状态下的物质结构与物理规律、获得天体超精细结构、探测星际分子、搜索可能的星际通讯信号。

　　设计研发的突破

　　凭借500米的口径、相当于30个足球场的接收面积，FAST不仅在尺寸规模上创造了新的世界纪录，而且在灵敏度和综合性能上，也登上世界的巅峰。与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST的灵敏度提高约10倍；与排在“阿波罗”登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国“阿雷西博”305米望远镜相比，其综合性能提高约10倍。

　　FAST不仅在面积上空前巨大超越别国，还能够像人类一样，随着天体的移动而转动自己的眼珠——馈源舱，从而更为有效地收集天体所发射的无线电波，这种灵活度令其他射电望远镜望尘莫及。负责设计和研制反射面单元及馈源舱的中国电科总经理樊友山认为，此类大科学装置将会提升整个国家的工业、制造业水平。

　　FAST不是中国太空战略的秘密武器，它是对全世界开放的，它可以和其他国家目前的射电天文望远镜合作，它还可能成为未来全球二十多个国家合作的1平方公里巨型射电望远镜（SKA）的一部分。

　　工程技术的突破

　　据介绍，在工程技术上FAST实现了三大自主创新：一是利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；二是洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面，球冠反射面在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面，使望远镜接收机能与传统抛物面天线一样处在焦点上；三是采用轻型索拖动机构和并联机器人，实现接收机的高精度定位。

　　其中，FAST的索驱动是目前世界上最大的索牵引并联机构。就像水手扯动缆绳控制风帆一样，FAST通过拉扯钢索网使抛物面变形聚焦。也就是说，FAST并不是静止的“大铁锅”。4450个反射单元组成半球状反射面，面板上密布孔洞。这样能够让雨水流下去，减少风负载，避免水和风的压力；同时，提高透光率，让发射面下能生长植物，避免水土流失。

　　大数据运算的突破

　　FAST不仅有世界之最的躯体，而且还拥有一个超级大脑。作为巨型天文设备，其计算性能需求至少需达到每秒200万亿次以上，存储容量需求达到10PB以上。随着观测的深入，FAST对计算性能和存储容量的需求还将爆炸式增长，数据量和计算量“大得惊人”。

　　“许多天文学家或多或少都曾因数据处理‘无机可用’而叫苦不迭。FAST项目则不存在这个问题。”曙光公司总裁历军介绍说，凭借在高性能计算领域领先的技术实力和丰富的行业经验，曙光承担了支撑FAST运行的后端高性能计算机的研制和建设工作。目前，首期系统已经建成并投入使用，可满足FAST未来一年左右观测数据存储和初步分析处理的需求。

　　天文研究是典型的数据密集型科学，数据的采集、存储、管理、分析和可视化已成为天文学研究的新手段和新流程。作为继实验科学、理论科学、计算科学之后的第四种科学发现的模式（“第四范式”），“科学大数据”逐渐成为新的科学发现的基础。FAST项目正是超级计算与观天大数据完美结合的典型范例。可以预见，FAST及其配套的超算中心投入使用后，我国贵州FAST所在地将成为国际天文学界又一重要的科研中心。（光明日报报记者吕慎、齐芳）

　　大开“眼”界——超级“天眼”中国开启

　　来源：中国教育报  时间：2016-09-26

　　有着超级“天眼”之称的500米口径球面射电望远镜，今天在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成，开始接收来自宇宙深处的电磁波，这标志着我国在科学前沿实现了重大原创突破。

　　中国“天眼”500米口径球面射电望远镜工程由我国天文学家于1994年提出构想，从预研到建成历时22年，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。

　　作为国家重大科技基础设施，“天眼”工程由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构，其外形像一口巨大的锅，接收面积相当于30个标准足球场。

　　“天眼”工程总工程师兼首席科学家南仁东介绍，借助这只巨大的“天眼”，科研人员可以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。（据新华社贵州9月25日电）