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中國和外星人溝通的先進(jìn)裝備?FAST出世艱辛堪比開普勒

2015-08-10 09:27:07 來源:人民網(wǎng)-科技頻道 原創(chuàng)稿

人民網(wǎng)北京8月6日電(馬麗 趙竹青)不久前,“地球大表哥”——開普勒452b行星的發(fā)現(xiàn),讓“開普勒”太空望遠(yuǎn)鏡堅守23年而誕生的故事為公眾所知。其實(shí),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(jìn)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(dá)到500米、“塞滿”整個山谷的望遠(yuǎn)鏡是世界上最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。

FAST為尋找外星人而生?

事實(shí)上,尋找外星人只是其中一個目標(biāo)。

FAST具有極其重大的科學(xué)意義。根據(jù)記者從中科院了解到,望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(xué)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(xué)、天文學(xué)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(yùn)涵著大量新發(fā)現(xiàn)的機(jī)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(zé)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(xué),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(dǎo)國際低頻甚長基線干涉測量網(wǎng),獲得天體超精細(xì)結(jié)構(gòu);探測星際分子;搜索可能的星際通訊信號。

實(shí)際上,脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機(jī)分子等重要天文發(fā)現(xiàn)都與射電望遠(yuǎn)鏡有關(guān)。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(yuǎn)鏡,射電天文學(xué)已成為諾貝爾獎的搖籃。

“它潛在的科學(xué)產(chǎn)出也許我們今天還難以預(yù)測。”中國科學(xué)院國家天文臺射電部首席科學(xué)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(xué)家就提出了建造新一代射電“大望遠(yuǎn)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(xué)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(xué)和研究所成立了射電“大望遠(yuǎn)鏡”中國推進(jìn)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(chǔ)上,中國科學(xué)家為進(jìn)一步推進(jìn)喀斯特概念,提出獨(dú)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(yuǎn)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(yuǎn)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(xué)院國家天文臺主持,開始了FAST項目13年的預(yù)研究。

此后,中國科學(xué)院創(chuàng)新工程首批重大項目、中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目、國家自然科學(xué)基金交叉重點(diǎn)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(shè)計、概算后,2011年3月25日,F(xiàn)AST工程正式開工建設(shè),設(shè)計工期為5年半。

此時距離提出正式設(shè)想已過去18年。這項總投資達(dá)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(chǔ)工程已陸續(xù)實(shí)施完工。今年8月初,F(xiàn)AST第一塊反射面單元成功吊裝,標(biāo)志著施工進(jìn)入最后沖刺。預(yù)計2016年9月,F(xiàn)AST將如期竣工,開始旅履行人類賦予它的歷史使命。

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。”一路呵護(hù)FAST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(xué)雷參觀了施工現(xiàn)場后的感嘆。他也表示,“國家投資建設(shè)了這么大的望遠(yuǎn)鏡,作為科學(xué)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(jìn)也持續(xù)關(guān)注著FAST的進(jìn)展,當(dāng)FAST有了階段性進(jìn)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(guān)的科普工作了,聽說當(dāng)?shù)乜赡芤劳蠪AST發(fā)展旅游業(yè),朱進(jìn)也表示支持,“我覺得還是應(yīng)該考慮發(fā)展旅游的,對大家也是個宣傳。控制好無線電波段的干擾是關(guān)鍵。”

作為中科院主導(dǎo)建設(shè)的大科學(xué)裝置之一,“FAST用自己的優(yōu)勢、特點(diǎn)做早期科學(xué)部署,探索國外設(shè)備不能達(dá)到的盲區(qū),這個經(jīng)驗非常值得推廣。”中國科學(xué)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(xué)工程,工程建設(shè)過程中,從材料、設(shè)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(lǐng)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(shù)在內(nèi)的隊伍。”白春禮說。

編輯:崔 凡