中國「天眼」：不當「近視眼」聚焦要完美

　　來源：中國科學報

　　中國「天眼」——中科院國家天文台500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）坐落於貴州西南喀斯特窩凼，相當於30個標準足球場的面積，超越了美國於上世紀70年代建造的305米口徑望遠鏡Arecibo，成為當之無愧的「世界之最」。

　　然而，建造大口徑射電望遠鏡並非科學家們的終極目標，天文學家們渴望弄清楚遙遠的深空究竟隱藏了多少尚未發現的物質。

　　「我們的征程是星辰大海。」日前，九三學社北京市委舉辦「科普中國——科學大咖面對面」活動，中國科學院探月工程總體部首席科學家嚴俊在活動中這樣表述。

　　「天眼」實際上是更加靈敏的雷達，通過接收天體傳來的電磁波對其進行分析判斷。與光學望遠鏡相比，射電望遠鏡受到宇宙微塵的干擾更小，並可以實現全天候、全時段觀測。

　　1993年，參加國際電聯的天文學家共同提出了名為「LT」的計劃，即建造大口徑射電望遠鏡。一般來說，100米口徑射電望遠鏡大約為一個標準足球場大小，其探測精度可分辨小於百億億億分之一瓦特的電磁信號，相當於1/N片雪花飄落地面釋放的能量，而射電望遠鏡可以感知到這些能量的存在。大口徑射電望遠鏡為人類觀測宇宙「深空微塵」提供了優質路徑。

　　「隨著科技進步，人類干預宇宙空間電磁波的能力越來越強，在電波被人類徹底毀壞之前，若能回溯宇宙，或許能回答『 宇宙初始來自何方』『初始是怎樣的狀態』等一系列天文難題。」嚴俊解釋道。

　　嚴俊介紹，上世紀90年代，中國的射電望遠鏡口徑為25米，中國的天文學家們似乎比其他國家的同行更渴望「建造一架世界一流的巨型射電望遠鏡」，在國際上實現中國射電望遠鏡從「追趕」到「領先」的跨越。1993年國際同行的討論讓中國的機會來臨，1994年中國天文學家著手可行性研究和選址工作。

　　經過10餘年的努力，2016年中國「天眼」終於落成，但它目前尚未開啟正常觀測模式，仍在調試中。

　　「巨型望遠鏡的調試涉及天文、測量、控制等多個學科，國際上傳統的大型射電望遠鏡調試周期一般不少於4年。」嚴俊告訴《中國科學報》，「FAST開創了建造巨型射電望遠鏡的新模式，調試工作也是一項高難度、具有挑戰性的工作。」

　　在嚴俊看來，FAST的「大」是優勢，但使其具備靈敏度卻是難點。對於只有俯仰和自轉軸兩套驅動控制系統的射電望遠鏡而言，FAST僅反射面控制就需要2200多台促動器協同動作，形成一個複雜的耦合控制系統，牽一髮而動全身。

　　除了對靈敏度的控制，FAST的觀測精度更不容忽視。FAST直徑500米，但要實現毫米級的多目標、大範圍、高動態控制精度，對工程師而言，是另一項必須接受的挑戰。

　　FAST的精度要求表現在觀測上。FAST建在窪地，窪地大氣、濕度狀況極為複雜，對光的折射影響也很大。嚴俊表示，FAST不能成為「近視眼」，模模糊糊看宇宙，需要矯正所有的干涉項，實現完美聚焦。所有這些都依靠調試。

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