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導讀

2016年7月3日，貴州省平塘縣，躺在大窩凼里的FAST望遠鏡安裝上了最后一個(gè)反射面。這一天，如同點(diǎn)睛一般，讓望向太空的“天眼”睜開(kāi)。

每一個(gè)如同你我的渺小人類(lèi)，因為這個(gè)，有了更多擁抱宇宙的可能。這一切讓小編感慨萬(wàn)分，回憶起每一個(gè)渴望觸摸宇宙星辰的瞬間。來(lái)吧，跟著(zhù)小編，讓我們一起走近FAST，重溫夢(mèng)想。

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什么是FAST？

FAST，即500米口徑球面射電望遠鏡（Five-hundred-meter ApertureSpherical radio Telescope，FAST）。這個(gè)工程是“十一五”國家重大科技基礎設施建設項目，建造世界第一大單口徑射電望遠鏡—500米口徑球冠狀主動(dòng)反射面射電望遠鏡，以實(shí)現大天區面積、高精度的天文觀(guān)測。被人稱(chēng)作“觀(guān)天巨眼”，或者傾聽(tīng)宇宙訊號的“大耳朵”。

FAST在哪？它是什么樣的？

FAST望遠鏡選址于貴州省平塘縣，而這也是FAST工程的創(chuàng )新之一：利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺址。而另外的兩項創(chuàng )新，一是洼坑內鋪設數千塊單元組成500米球冠狀主動(dòng)反射面，球冠反射面在射電電源方向形成300米口徑瞬時(shí)拋物面，使望遠鏡接收機能與傳統拋物面天線(xiàn)一樣處在焦點(diǎn)上；二是采用輕型索拖動(dòng)機構和并聯(lián)機器人，實(shí)現接收機的高精度定位。

我猜屏幕那頭的你還是一頭霧水？一言不合我們先來(lái)一張圖吧！

FAST主要能做什么？

我猜你跟小編有一樣的疑問(wèn)：有了它，我們就能找到外星人了嗎？我想不排除這個(gè)可能性，因為“搜尋地外文明”的確是目標之一，而那就是外星人的世界啦。但是這只是最末位的科學(xué)目標，“大耳朵”有著(zhù)更艱巨的任務(wù)。

在科學(xué)方面，它能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(guān)測脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結構與物理規律；主導國際低頻甚長(cháng)基線(xiàn)干涉測量網(wǎng)，獲得天體超精細結構；探測星際分子；搜索可能的星際通訊信號。它試圖回答的是更久遠的問(wèn)題，比如宇宙演化、脈沖星探測和星際分子。它將幫助解開(kāi)宇宙初始混沌、暗物質(zhì)分布與大尺度結構，以及星系演化等領(lǐng)域的謎團。

在工程方面，它的建成將推動(dòng)我國在天線(xiàn)制造技術(shù)、微波電子技術(shù)、并聯(lián)機器人、大跨度結構、公里范圍高精度動(dòng)態(tài)測量等眾多高科技領(lǐng)域的發(fā)展。

建成后的FAST將在日地環(huán)境研究、搜尋地外文明、國防建設和國家安全等國家重大需求方面發(fā)揮不可替代的巨大作用。

同時(shí)，它的建設與運行將促進(jìn)西部經(jīng)濟的繁榮和社會(huì )進(jìn)步，符合國家區域發(fā)展的總體戰略。同時(shí)，以FAST為主體的天文科普基地將推進(jìn)我國的科普工作，教育青少年、宣傳公眾與決策層，為科教興國的長(cháng)遠戰略目標服務(wù)。

FAST有哪些傲人的特點(diǎn)？

它擁有30個(gè)足球場(chǎng)大的接收面積，將是國際上最大的單口徑望遠鏡。FAST突破了射電望遠鏡的百米極限，開(kāi)創(chuàng )了建造巨型射電望遠鏡的新模式。如果繞著(zhù)圍在FAST上沿、周長(cháng)1.6公里的白色圈梁步行一圈， “丈量”射電望遠鏡的規模將花費40分鐘。專(zhuān)家介紹，這里開(kāi)挖出90萬(wàn)方土石，修建了7公里的進(jìn)場(chǎng)道路。

靈敏度提高約10倍，與號稱(chēng)“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比。FAST的基本原理與人們常見(jiàn)的鍋式衛星天線(xiàn)相似，即拋物面反射信號、饋源接收信號。

從構造上來(lái)說(shuō)，它擁有6個(gè)支撐塔，6條柔性鋼索分別從它們“伸出”，這就使得直徑13米、重30噸的饋源艙懸吊在半空。而繩索的收放，使它能夠在距離地面高140—180米、直徑為207米的球冠面上按照科學(xué)家的要求運動(dòng)。

反射面板也體現了它的精確。4450個(gè)邊長(cháng)在10.2米至12.4米之間的反射面單元分為400多種，每個(gè)反射面單元又由100個(gè)形態(tài)各異的更小單元拼接而成。攻關(guān)團隊將構件數量達上百萬(wàn)件的單塊子單元表面精度控制在1毫米以上。每塊反射面上都可以進(jìn)行對焦，使其靈敏度是阿雷西博望遠鏡的兩倍多、德國波恩100米望遠鏡的10倍。

其綜合性能提高約10倍，與排在阿波羅登月之前、被評為人類(lèi)20世紀10大工程之首的美國Arecibo 300米望遠鏡相比。

作為世界最大的單口徑望遠鏡，FAST將在未來(lái)10～20年保持世界一流設備的地位。

如此巨大的工程，建設歷程是怎樣的？

FAST工程的主要建設內容是在貴州喀斯特洼地內鋪設口徑為500米的球冠形主動(dòng)反射面，通過(guò)主動(dòng)控制在觀(guān)測方向形成300米口徑瞬時(shí)拋物面，采用光機電一體化的索支撐輕型饋源平臺，加之饋源艙內的二次調整裝置，在饋源與反射面之間無(wú)剛性連接的情況下，實(shí)現高精度的指向跟蹤，在饋源艙內配置覆蓋頻率70MHz～3GHz的多波段、多波束饋源和接收機系統，針對FAST科學(xué)目標發(fā)展不同用途的終端設備。同時(shí)，在臺址附近建造觀(guān)測基地園區，力爭打造一流的天文觀(guān)測站。

為實(shí)現這一建設目標，需要完成以下六項主要建設內容。

1)     臺址勘察與開(kāi)挖：勘察臺址工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，清理開(kāi)挖洼地，使其滿(mǎn)足望遠鏡建設的需要。

2)     主動(dòng)反射面：建設上萬(wàn)根鋼索和數千個(gè)反射單元組成的球冠型索膜結構，口徑500米，球冠張角110-120°，變形拋物面的均方差為5毫米。

3)     饋源支撐：建設公里尺度的鋼索支撐體系，在饋源艙內安裝并聯(lián)機器人用于二級調整，最終調整定位精度為10毫米。

4)     測量與控制：建設洼地中基準網(wǎng)和基準站，激光全站儀和GPS測量系統，百米距離測量精度2毫米。采用總線(xiàn)及多層控制技術(shù)實(shí)現數千點(diǎn)自動(dòng)控制和望遠鏡協(xié)調運行。

5)     接收機與終端：根據FAST科學(xué)目標，工作頻率覆蓋70MHz～3GHz。研制饋源（其中包括19波束多波束饋源）、低噪聲致冷放大器、寬頻帶數字中頻傳輸設備、高穩定度的時(shí)鐘和高精度的頻率標準設備等。配置多用途數字天文終端設備等。

6)     觀(guān)測基地建設：建立望遠鏡總控室、終端設備室等、各關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗室、辦公樓和綜合服務(wù)體系等。

近看FAST

今天要“點(diǎn)睛”啦，現場(chǎng)是怎樣的？

現在“天眼”什么樣？小編其實(shí)跟你有一樣的疑惑。來(lái)來(lái)來(lái)，點(diǎn)這個(gè)圖，和小編一起穿越到現場(chǎng)吧，觀(guān)看獨家全景視頻探訪(fǎng)FAST吧！

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