杂志汇太空探索

2016年7月3日上午10时50分，随着国家天文台台长严俊的一声令下，中国500米球面射电望远镜（FAST）的最后一块反射面单元缓缓起吊，在完成了二次空中转接并用缆索吊下滑到指定位置后被顺利安装在索网上。这是FAST项目的最后一项设备工程，其顺利完成标志着F A S T望远镜主体工程顺利完工。

坐地观天的射电望远镜

我们对宇宙的研究，在某种程度上就像是盲人摸象，摸的地方多了，这头大象的形状也就慢慢清晰了。

从空间上，天文观测要对宇宙的各个天区进行观测，天文学上称之为巡天观测。

从观测波段上，现在的天文学已经发展到了全波段天文学。观测波段从高能的X射线、伽马射线，到紫外、可见、近红外和红外观测，再到波长更长的微波和无线电波的观测（天文学上称之为射电观测）。只有获取的宇宙信息越全面，我们才能得到客观的宇宙认知。

贵州喀斯特地貌

建设初期的FAST为了探索宇宙，天文学家需要研制各种各样的望远镜来观测宇宙。所有的望远镜，其实都是对电磁波谱各波段的观测，这些望远镜的主要区别在于观测波段的不同。有些望远镜虽然工作在同一波段，但工作原理不同。

说到射电望远镜，大家一定会迷惑什么是射电。射电其实是天文学中的独有说法，其他学科里通常叫微波和无线电波。手机信号、家里用的微波炉，都是工作在射电波段，波长从厘米波到米波。收音机工作的无线电波，也是工作在射电波段。

射电天文的一大优势是不受云、雨和光照条件的影响，可以实现全天候观测。

天文望远镜的学术名称一般都很复杂，为了有利于传播，所以往往会取一个通俗好记的名字。FAST望远镜的学术名称是 500 米口径球面射电望远镜（Fiv e - hundredmeter Aperture Spherical radio Telescope），英文缩写是FAST。国家天文台建设的另一个大科学工程是位于河北兴隆雾灵山顶的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（Large Sky Area Multi - Object Fiber Spectroscopic Telescope），英文缩写为LAMOST，是一架视场为5度横卧于南北方向的中星仪式反射施密特望远镜，现在的正式名称为郭守敬望远镜。

FAST为何选址贵州？

FAST望远镜，从1994年开始选址论证，经过13年的预先研究，2007 年立项，2011 年开工建设。最终选址在贵州省黔南州平塘县克度镇金科村大窝凼地区，是一个典型的喀斯特岩溶洼地。大窝凼的地形就像一个完美的球面，使 FAST望远镜建设可以减少大量土石方开挖工程，节约研制建设经费。2016年 7 月 3 日主体结构完工。FAST望远镜主体结构完工后，还需要进行软件安装、调试、试运行、数据处理和分析研究，要开展业务化常规观测还有相当长的路要走。这就像我们盖房子时结构封顶一样，还需要进行内部装修和设备安装、调试，时间还非常长。

FAST的科研用途有哪些？

FAST望远镜通过50根梁柱托起巨大的反射面，望远镜的直径为500米。在圈梁上走一圈，需要半个多小时。

FAST望远镜共有4450块主动反射面板单元，是望远镜的重要组成部分，其中包括4273块基本型面板和177块特殊型面板。反射面板单元边长为10.4米～12.4米，每块单元重约半吨（427.0千克～482.5千克），厚约1.3厘米。

FAST 反射面单元吊装工程自2015年8月2日开始施工。经过地面拼装、测量、报验等严格步骤形成合格单元后，一块块反射面单元通过塔吊、转运车、缆索吊等系列复杂高空工序，运至指定位置进行安装。反射面板吊装克服了大尺度、高精度拼装施工，大跨度高空吊装等困难，经过11个月建设，铺设完成了面积相当于近30个足球场的反射面。

F0AST望远镜主要用于研究脉冲星、中性氢、黑洞吞噬小天体、星体演化、外星文明搜寻等。F A S T望远镜在深空探测领域也有重要用途，当深空探测器飞行距离越来越远，地面接收和发送的信号强度越来越微弱，需要有强大的地面望远镜来接收这些微弱的信号，给我们发来那些遥远天体上的山河湖海、火山、大气、极光和闪电等。

FAST望远镜的索网

2015年11月时的FAST

2016年7月3日拍摄的主体工程完成后的FAST全景

2016年7月3日，工作人员在吊装FAST望远镜的最后一块反射面板

2016年7月3日，FAST的最后一块反射面板单元即将安装到位

2016年3月9日，WorldView-3卫星拍摄的FAST

2016年6月29日，工作人员在拍摄馈源舱与国内外同类望远镜相比有什么优势？

FAST望远镜是世界上最大的单口径球面射电望远镜。德国波恩有一个100米口径的大型射电望远镜，FAST望远镜的观测灵敏度将比它提高10倍。

在此之前，美国在波多黎各建设的直径310米的“阿雷西博”射电望远镜是世界上最大的。但今年6月传出消息，由于运营经费不足，“阿雷西博”望远镜面临关门的命运。

“阿雷西博”射电望远镜的面板是不能动的，而FAST射电望远镜的反射面由2000多块面板组合而成。每一块面板下安装有一个促动器，可以调整面板的观测角度，将一部分面板组合成等效口径300米的抛物面望远镜。

FAST望远镜的每一块面板都是镂空的，雨水可以快速渗漏。集中到望远镜底部后就可以通过地下暗河排出，这也是FAST望远镜选址喀斯特地区的重要优势。喀斯特地区洞穴系统十分发达，地下河网密布，有利于快速排水。

作为国家投资12亿人民币建设的一个大科学工程，FAST望远镜的建设过程中，克服了大量的工程建设难题，包括结构、力学、建筑、土石方开挖、抗疲劳索网、轻型面板设计和制造。这些技术的研发并向国民经济其他领域的转移，将推动传统产业的转型升级。

同时，作为一个涉及科学、工程、技术、管理等众多领域的大科学工程，长期、稳定、可靠运营，确保获得科学产出，是FAST望远镜面临的下一个重要考验。

FAST会成为旅游胜地吗？

有的人会问，为什么要建这么大的望远镜，耗资那么大，到底有什么用？

数理化天地生，被称之为六大基础学科，我们从小就被教导“学好数理化，走遍天下都不怕”。但实际上，我们长期忽视天文学科的发展，绝大多数中小学至今没有开设天文课。如果缺少对整个宇宙的认知，我们很难树立起完整、正确的世界观和宇宙观。

好莱坞大片里，经常会看到大尺度的大科学装置作为科幻片的拍摄现场或背景。美国在波多黎各的“阿雷西博”望远镜，曾经作为《007黄金眼》、《超时空接触》、《异种》等大片的拍摄场地。所以，FAST望远镜除了履行其科研功能，获得新的科学发现外，也是科学普及、科幻创作、摄影、旅游的极佳场所，我相信未来有大量的科普作品、科幻片、天文摄影是以FAST望远镜为背景来展开的。

不管人类的想象力多么无边无际，宇宙之奇妙，仍然远远超乎我们的想象。

相关链接

世界著名射电望远镜

美国“阿雷西博”望远镜

美国“阿雷西博”射电望远镜（ARECIBO）位于波多黎各岛上的一座天然火山口当中，是目前世界上已建成的、最大单口径球面射电望远镜，其反射面口径为 350 米，曾出现在“007”系列电影中。波多黎各岛位于赤道附近，这个位置对于跟踪和观测行星、脉冲星和其他天体十分理想。

“阿塔卡玛”大型毫米波天线阵

“阿塔卡玛”大型毫米波天线阵（ALMA）位于智利北部的查南托高原，由 64 面口径为 12 米的射电天线组成，是多个国家的研究机构合作建造的大型射电望远镜阵列。这里海拔 5000 多米，是地球上气候最干燥的地区之一，非常适合毫米波天文观测。

德国“埃菲尔斯伯格”射电望远镜

“埃菲尔斯伯格”射电望远镜（Effelsberg）是目前世界上最大的全可动射电望远镜之一，位于德国波恩市西南方向约 40 千米的一个山谷中。这台望远镜的观测波段很宽，从90 厘米到 3 毫米。其灵敏度和分辨率较高，率先在毫米波段观测到脉冲星的辐射，在射电星系、活动星系核、星际分子等的观测中也有上乘结果。澳大利亚“平方千米”阵列射电望远镜

澳大利亚“平方千米”阵列射电望远镜（ASKAP）位于澳大利亚的默奇森地区，由 36 架碟形天线组成，每架天线的直径为 12 米。这一区域没有其他无线电信号干扰，可以清楚地接收到来自宇宙的信号。

中国上海佘山65米口径射电望远镜

中国上海佘山 65 米口径射电望远镜，是目前亚洲最大的可转射电望远镜，其主反射面面积达到了 3780 平方米，综合性能为亚洲第一、世界第四。它可以观测到 100 多亿光年以外的天体，在我国的嫦娥探月工程、火星探测等一系列重要的深空探测任务中都有它的身影。