足球场圆圆的又什么又什么（“中国天眼”望穿百亿光年）

　　你是否聆听过来自宇宙深处的声音？距离地球1.6万光年的脉冲星信号里，又隐藏着怎样的秘密？ 3月31日起，世界最大的单口径射电望远镜——被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）正式对全球科学界开放，把它拓展出的观察宇宙的视野分享给全世界。

　　“中国天眼”是迄今世界最大且最灵敏的射电望远镜，它的灵敏度是此前世界第二大的美国阿雷西博望远镜2.5倍以上。天文学家根据灵敏度测算，它能有效探索的空间范围扩大约4倍，极大拓展了人类观察宇宙视野的极限，目前已能接收到100多亿光年以外的电磁信号。

　　“中国天眼”有多大

　　“中国天眼”又称FAST，是500米口径球面射电望远镜的简称。它位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中，是国家重大科技基础设施，由中国科学院国家天文台主导建设，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。

　　事实上，早在1994年，我国科学家南仁东就提出建设“天眼”的构想。时隔17年后，2011年3月25日，“中国天眼”开工建设，2016年9月25日落成启用。去年1月11日，“中国天眼”通过国家验收，投入正式运行。

　　很多网友打趣说，“中国天眼”就像一口大锅，从下面的几组数据，我们可以窥见“中国天眼”的身形：

　　大——反射面由4450个反射单元构成，总面积为25万平方米，相当于30个标准足球场那么大。如果把它看成是一口盛满水的锅，容量够全世界每个人分到4瓶水。

　　巧——30吨的馈源舱通过6根钢索控制，可以在140米高空、206米的尺度范围内实时定位。

　　强——能看见更遥远暗弱的天体，它1分钟就能发现的星体，即使把坐标提供给百米口径的射电望远镜，对方也要9分钟才能看见。

　　精——500米的尺度上测量角度精确到8角秒，10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米。

　　我们看到的圆圆的“大锅”，其实就是射电望远镜的反射面。它作为射电望远镜的主体，一般会被做成抛物面的形状。来自遥远天体的无线电波，可以通过这个抛物面反射后，汇聚到抛物面的焦点。在那里，我们会放置一台叫做“接收机”的装置，用来接收“大锅”收集到的射电信号。这个反射面的面积越大，就能汇集更多的能量，也就能探测到更暗弱、更遥远的天体。

　　“中国天眼”有多强

　　截至目前，“中国天眼”已发现300多颗脉冲星，脉冲星就是旋转的中子星，因不断地发出电磁脉冲信号而得名，其密度每立方厘米相当于1万艘万吨巨轮的质量压缩起来，那是一个地球上无法想象的、类似科幻小说《三体》里“水滴”的世界，从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒脉冲星，将来有望应用于星际导航。

　　举例来说，如果你要走到火星甚或走出太阳系、银河系，根本无法用地球上的GPS去导航，但如果能知道宇宙中很多脉冲星的位置，就可以通过它来定位、导航。

　　1967年，人类发现了第一颗脉冲星；直到50年后，中国人才用自己的射电望远镜FAST发现了第一颗新脉冲星。而在如此短时间内发现这么多颗脉冲星，足见“天眼”实力之强。未来5年这一数字有望达到1000颗，甚至有望帮助人类发现银河系外的第一颗脉冲星。

　　此外，“天眼”脉冲星计时精度领先国际水平4倍以上，有望在纳赫兹引力波这一备受全世界关注的前沿科学探测方面取得重大突破。

　　而在地外文明搜索方面，“天眼”安装了专门的后端设备，主要就是从“天眼”浩如烟海的电磁信号中，筛选出有用的窄带候选信号，而把天体和人工信号排除掉。美国加州大学伯克利分校地外文明研究团队基于几十年的地外文明搜索经验，携手中国科学院国家天文台，为“中国天眼”量身开发了这套专门设备。

　　“中国天眼”追逐外星人的姿势，和它的巡天模式有关，除了借助地球自转静悄悄地“偷看”天空外，还能向特定的目标天体暗送“秋波”，反复观测。经过验证，“天眼”的后端设备非常有效。高分辨率使得这套设备对宇宙噪音的处理能力非常出色，让“天眼”在外星人搜寻上如虎添翼。

　　专家表示，FAST作为世界最大的单口径望远镜，将在未来20至30年保持世界一流地位。

　　“中国天眼”看多远

　　能刺穿“光年之外”，刷新宇宙深空的天图；能巡视宇宙大爆炸“踪迹”,洞悉宇宙“前世”……

　　“中国天眼”有四大科学目标：巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度物理学,以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；主导国际低频甚长基线干涉测量网,获得天体超精细结构；探测星际分子,搜索可能的星际通信信号。

　　为了这四大目标，“天眼”全副武装，前所未有地扩大了人类探索宇宙的 “可视范围”——与美国的“凤凰”计划相比，口径500米的“中国天眼”可将类太阳星巡视目标扩大至少5倍,可有效探索的空间范围体积远超此前最先进的射电望远镜。

　　天文学家介绍，射电望远镜观测的是肉眼不可见的电磁波，它“眼中”的星空，不是一张常规的由恒星和星云等组成的星图，而更像是一个由宇宙空间中各种电磁信号组成的数据库。专家曾预计，“中国天眼”10年中的数据存储需求接近1亿GB。

　　国家天文台给“中国天眼”确立了优先研究突破领域，其中银道面脉冲星巡天的目标，是通过对扫描星空的海量数据进行分析，全面更新脉冲星和近邻宇宙的气体分布图像。截至目前，它已发现300多颗脉冲星，未来5年这一数字有望达到1000颗，甚至有望帮助人类发现银河系外的第一颗脉冲星。

　　“中国天眼”首席科学家李菂介绍，“中国天眼”已发现的脉冲星，大部分来源于一种叫漂移扫描的观测模式。漂移扫描可以被称为“盲搜”，就像我们夜晚扫视星空一样。结合深度学习人工智能，天文学家可以对海量巡天数据进行快速搜索。

　　另一种常用观测模式叫跟踪，就像我们盯着一颗星星看。优先研究突破领域之一的仙女座大星系中性氢成像和脉冲星搜寻，一方面是为了进一步揭秘距银河系最近的代号M31的这个河外星系，另一方面天文学家希望通过跟踪来捕获银河系外的第一颗脉冲星。

　　本版文图据新华社、《科技日报》等媒体

　　来源： 青岛早报