2014年4月12日，工程技術(shù)人員在進行FAST饋源艙基座的施工

　　位于貴州黔南州平塘縣大窩凼的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）的最后一塊反射面單元3日成功吊裝，這標(biāo)志著FAST主體工程順利完工。這只“觀天巨眼”預(yù)計于今年9月全部竣工，開始探索宇宙深處的奧秘。據(jù)介紹，F(xiàn)AST突破了射電望遠鏡的百米極限，它擁有30個足球場大的接收面積，與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，靈敏度提高約10倍。它將在未來10至20年保持世界一流設(shè)備的地位。

　　揭秘“超級天眼”既是中國制造更是中國創(chuàng)造

　　3日在貴州平塘架設(shè)完成的500米口徑球面射電望遠鏡，猶如一只瞄向外太空的 “超級天眼”。數(shù)千科學(xué)家、工程師和建設(shè)者們深扎山谷，用近兩千個日日夜夜精雕“眼窩”、勾勒“眼底”、密布“神經(jīng)”、點睛“眼珠”，靠智慧頭腦和精湛技藝雕琢出深邃“天眼”。

　　“巧奪天工”書寫中國創(chuàng)造“在這里，再高的吊車也望塵莫及、再長的臂手也鞭長莫及！”回顧建設(shè)歷程，國家天文臺500米口徑球面射電望遠鏡工程總工藝師王啟明對記者說，射電望遠鏡的建設(shè)施工量比不上機場或高鐵站，但極其特殊的地形條件卻帶來巨大的施工難度，高度、跨度、坡度、斜度讓常規(guī)機械設(shè)備在這里顯得無能為力、一籌莫展。

　　如何在直徑500米、落差150米的喀斯特洼地里建設(shè)一個既穩(wěn)定又靈敏的超級“天眼”，科學(xué)家和工程師們費足了腦筋，不斷探索，最終“索網(wǎng)”結(jié)構(gòu)勝出，它既能穩(wěn)定支撐，又能讓“天眼”工作時跟隨天體轉(zhuǎn)動，跟蹤掃描射電源。

　　中國大射電望遠鏡的索網(wǎng)是目前世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也是世界上第一個采用變位工作方式的索網(wǎng)體系。王啟明說，反射面單元面板將固定在上萬根鋼索上，安裝完成后整個反射面其實是懸在半空中的，螺旋狀公路一直通達“凼”底，供車輛和人員維護設(shè)備時通行。走入望遠鏡底部，索網(wǎng)猶如一個由鋼索織就的巨大“網(wǎng)兜”，緊緊支撐和保護著反射面板。

　　精益求精追逐“毫厘標(biāo)準(zhǔn)”

　　中國大射電望遠鏡的目標(biāo)，是把覆蓋30個足球場的信號，聚集在藥片大小的空間里，如不如此，就無法監(jiān)聽到宇宙中微弱的射電信號。龐然大物卻要實現(xiàn)毫米級精度，挑戰(zhàn)前所未有。

　　“這里不僅有施工監(jiān)理，還有專門的材料監(jiān)造，就是確保每一個用材都能毫厘不差。”王啟明說，十幾米長的索，誤差不準(zhǔn)超過1毫米，生產(chǎn)流程必須用恒溫裝置，確保所有材料是在20攝氏度溫度場生產(chǎn)的。

　　公里尺度的鋼索支撐體系，位姿精度卻在毫米級。大連華銳重工集團高級工程師武榮陽說，觀測天體時因為地球有自傳，需要補償?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)。饋源艙直徑13米，位姿精度誤差不能超過48毫米，角度不超過1度。

　　“六根索拉著饋源艙移動，48毫米的位姿精度仍不能確保望遠鏡指向精準(zhǔn)?！敝袊娮涌萍技瘓F第五十四研究所高級工程師鄭元鵬說，饋源艙內(nèi)安裝了并聯(lián)機器人用于二級調(diào)整，最終調(diào)整定位精度為10毫米。

　　要能靈敏觀測浩瀚星空，拼裝面板子單元邊界的精準(zhǔn)定位是首要問題?？蒲腥藛T為此專門設(shè)計的定位夾具，它能對每塊面板的水平位置以及軸向高度進行精準(zhǔn)定位，每個等邊三角形交點孔位精度保持在0.1毫米至0.15毫米。

　　“千錘百煉”遴選完美方案

　　沒有經(jīng)驗可借鑒，望遠鏡建設(shè)中遇到一道又一道關(guān)卡，但是，工程研究人員卻經(jīng)歷了無數(shù)次失敗，失敗了重來，再失敗再重來，每一道關(guān)卡都要經(jīng)過千錘百煉的反復(fù)試驗。

　　“90后”年輕的反射面吊裝技術(shù)指導(dǎo)張曉佳來自武船重工集團，他說，4450塊反射面板分為30層，雖然形狀都是看似一樣的三角形，但角度、大小卻千差萬別。大跨度纜索吊裝，吊具要經(jīng)過反復(fù)設(shè)計、比對和試驗，才能確保嚴絲合縫。

　　宇宙空間混雜各種輻射，遙遠的信號就像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的耳朵就分辨不出來。武榮陽說，為了確保望遠鏡不受到任何磁場的干擾，僅對施工設(shè)備的電磁防護就花了半年多時間做試驗，從塔底到塔頂做了四五套方案。“頭發(fā)絲粗的縫隙，都有可能讓干擾信號跑出去”，反復(fù)試驗是為了確保萬無一失。

　　“從技術(shù)到材料，基本上都是國產(chǎn)化，既是中國制造，更是中國創(chuàng)造。”王啟明說，中國大射電望遠鏡創(chuàng)造了很多奇跡，更體現(xiàn)了我國自主創(chuàng)新能力，推動我國在天線制造技術(shù)、微波電子技術(shù)、并聯(lián)機器人、大跨度結(jié)構(gòu)、公里范圍高精度動態(tài)測量等眾多高科技領(lǐng)域的發(fā)展。據(jù)新華社供圖/新華

　　釋疑

　　尋找地外文明的幾率提升5至10倍

　　為什么在貴州山區(qū)建“天眼”？

　　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)家提出建造新一代射電“大望遠鏡”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。

　　1995年底，北京天文臺聯(lián)合國內(nèi)20余所大學(xué)和研究所，成立了射電“大望遠鏡”中國推進委員會，提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。

　　此后，中國科學(xué)家們進一步推進喀斯特概念，提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠鏡。

　　為了給新一代射電“大望遠鏡”安家，科學(xué)家們通過衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個遍。中國科學(xué)院國家天文臺研究員、500米口徑球面射電望遠鏡工程副經(jīng)理彭勃回憶說，當(dāng)時天文臺委托兩家院所進行獨立搜尋，從300多個候選洼坑中遴選。結(jié)果，位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。

　　中國“天眼”優(yōu)勢在哪兒？

　　無論是置身大射電望遠鏡邊上，爬上附近山頂?shù)挠^景臺，還是通過虛擬現(xiàn)實視頻，你都能直觀感受它的第一特點——大?？茖W(xué)家們形容它是一座“觀天巨眼”。

　　中國科學(xué)院國家天文臺500米口徑球面射電望遠鏡工程總工藝師王啟明說，僅圈梁、索網(wǎng)和支撐饋源艙的6座高塔就用掉1萬多噸鋼材。

　　但大射電望遠鏡絕不是金屬堆砌的“傻大粗”，它是最精密的天文儀器。由于采用光機電一體化的饋源平臺，加之饋源艙內(nèi)的并聯(lián)機器人二次調(diào)整，它在饋源與反射面之間無剛性連接的情況下，可實現(xiàn)毫米級指向跟蹤，確保精確地聚集和監(jiān)聽宇宙中微弱的射電信號。

　　“我們的最初設(shè)計理念源自美國阿雷西博望遠鏡。但跟阿雷西博相比，主動反射面系統(tǒng)是我們最大的創(chuàng)新?！迸聿f，大射電望遠鏡的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以隨著天體的移動變化，帶動索網(wǎng)上的4450個反射單元，在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面，極大提升觀測效率。

　　阿雷西博望遠鏡是固定望遠鏡，只能通過改變天線潰源的位置掃描天空中的一個約20度的帶狀區(qū)域。而主動反射面讓中國大射電望遠鏡擁有更廣的觀測范圍，能覆蓋40度的天頂角。

　　能否找到地外文明？

　　“跟其他射電望遠鏡一樣，中國大射電望遠鏡最主要的兩大科學(xué)目標(biāo)是巡視宇宙中的中性氫和觀測脈沖星，前者是研究宇宙大尺度物理學(xué)，以探索宇宙起源和演化，后者是研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律?！敝袊茖W(xué)院國家天文臺副臺長鄭曉年說。

　　半個多世紀(jì)以來，全世界所有射電望遠鏡收集的能量尚翻不動一頁紙，中國大射電望遠鏡的加盟將大大加快這一速度。而收集的能量，意味著解讀宇宙深處奧秘的信息量。“從射電望遠鏡誕生至今，人類共發(fā)現(xiàn)了約2500顆脈沖星，如果中國大射電望遠鏡的工作時間全部用于觀測脈沖星，它一年時間內(nèi)就有望將這個數(shù)量翻倍。”彭勃說，脈沖星可以用于脈沖星導(dǎo)航、脈沖星計時陣等應(yīng)用目標(biāo)。

　　彭勃說，科學(xué)家利用阿雷西博望遠鏡發(fā)現(xiàn)引力波，并獲得諾貝爾物理學(xué)獎，中國大射電望遠鏡則為自然科學(xué)特別是物理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域提供了重大發(fā)現(xiàn)的機會。

　　“針對大眾十分關(guān)心的大射電望遠鏡能否用于尋找地外文明，答案是肯定的?！迸聿硎荆翘綔y系外行星尤其是類地行星的利器。由于靈敏度提高，它能看到更遠、更暗弱的天體，通過探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號，尋找地外文明的幾率比現(xiàn)有設(shè)備提升了5至10倍。

　　在7月3日饋源艙升艙和反射面板按計劃完成安裝后，大射電望遠鏡將進行2個多月的系統(tǒng)調(diào)試，于9月底正式竣工投入使用。但要實現(xiàn)所有功能參數(shù)最優(yōu)化，它還要在兩三年的觀測中不斷調(diào)試完善。

　　“大射電望遠鏡建成后將成為中國天文學(xué)研究的‘利器’，在未來10至20年保持世界一流設(shè)備的地位。”鄭曉年說，“希望中國科學(xué)家盡快利用它出成果?！本C合新華社

　　對話

　　劉慈欣：望遠鏡與小說是兩回事

　　去年憑小說《三體》獲得雨果獎最佳長篇小說獎的作家劉慈欣昨天出現(xiàn)在“天眼”安裝現(xiàn)場，他表示射電望遠鏡與小說中的紅岸基地系統(tǒng)是兩回事，他會關(guān)注這個項目。

　　北青報：您去現(xiàn)場觀看了500米口徑球面射電望遠鏡在貴州喀斯特天坑中架設(shè)完成？

　　劉慈欣：嗯，去現(xiàn)場看了看，以后會繼續(xù)關(guān)注這個項目。

　　北青報：射電望遠鏡是否類似《三體》中紅岸基地的系統(tǒng)？

　　劉慈欣：不像，紅岸基地的系統(tǒng)是發(fā)射信息的，射電望遠鏡是接收信息的，是兩回事。

　　北青報：您認為射電望遠鏡的發(fā)展對于探索地外文明有意義嗎？