中国“天眼”：大不是目标敏锐才是能力

　　中国“天眼”——坐落于贵州西南喀斯特窝凼的中科院国家天文台500米口径球面射电望远镜（FAST），相当于30个标准足球场的面积，成功超越了美国于上世纪70年代建造的305米口径Arecibo，成为当之无愧的世界之最，也成为截至目前地球上最大的机器。然而，建造大口径射电望远镜并非科学家们追求的目标，天文学家们渴望弄清楚遥远的深空究竟隐藏了多少尚未发现的物质。

　　“我们的征程是星辰大海”，应“九三学社”邀请，中国科学院探月工程总体部首席科学家严俊，在12月6日“科普中国-科学大咖面对面”活动中这样表述。

　　为了辨析“深空微尘”，1993年参加国际电联的天文学家们共同提出了称之为“LT”的计划，即建造大口径射电望远镜，因为它是人类可供选择的观测宇宙的最佳途径。100米口径射电望远镜大约一个标准足球场大小，其探测精度可分辨小于百亿亿亿分之一瓦特的电磁信号，相当于1/N片雪花飘落地面释放的能量，射电望远镜可以感知到它的存在。

　　“天眼”实际上是更加灵敏的雷达，通过接受天体传来的电磁波对天体进行分析判断。与光学望远镜比，射电望远镜受到宇宙微尘的干扰更小，并可以实现全天候，全时段观测。随着科技的进步，人类干预宇宙空间电磁波的能力越来越强，在电波被人类彻底毁坏之前，若能回溯宇宙，或许能回答“宇宙初始来自何方？它是怎样的状态？”等一系列天文难题，严俊解释。由此，各国研究团队开始了新一代巨型射电望远镜工程的概念设计和研究。

　　严俊告诉来首都经贸大学聆听讲座的观众，上世纪90年代，中国的射电望远镜口径为25米，中国的天文学家们似乎比其它国家的同行更渴望“建造一架世界一流的巨型射电望远镜，在国际上实现中国射电望远镜从“追赶”到“领先”的跨越。1993年，国际同行的讨论促使中国的机会来临，1994年，中国天文学家着手可行性研究和选址工作。

　　经过10余年的努力，2016年，中国“天眼”终于落成，但它目前尚未开启正常观测模式，仍在调试中。

　　“巨型望远镜的调试涉及天文、测量、控制等多个学科，国际上传统的大型射电望远镜调试周期一般不少于4年。”严俊介绍，“FAST开创了建造巨型射电望远镜的新模式，调试工作也是一项高难度、具有挑战性的工作”。

　　常言道“尾大不掉”，FAST同样有这样的惯性。严俊进一步分析，FAST之大是优势，使其具备灵敏度却是难点之一。相对只有俯仰和自转轴两套驱动控制系统的射电望远镜而言，FAST仅反射面控制就需要2200多台促动器协同动作，形成了一个复杂的耦合控制系统，牵一发而动全身。

　　FAST除了灵敏度的控制，观测精度更是不容忽略。FAST直径500米，但要实现毫米级的多目标、大范围、高动态性能控制精度。这是工程师们必须接受的挑战。

　　FAST的精度要求，还表现在观测上。FAST建在洼地，大气的不均匀、湿度分布几位复杂，对光的折射影响也很大。FAST不能成为近视眼，模模糊糊看宇宙，需要矫正所有的干涉项，实现完美聚焦。所有这些都依靠调试。

　　现在，FAST的工程师们每天都提醒自己，要把FAST变成一架好用的望远镜，让科学家随时想看哪儿就能看哪儿，最后的日子依然艰辛，需要继续努力，但他们不会忘记初心。