貴州，黔南布依族苗族自治州，平塘縣克度鎮(zhèn)綠水村。
這里有著獨(dú)特的喀斯特地貌。曾經(jīng)，這里有著一個深幾百米、直徑500多米的圓形洼地，猶如一口天然的“巨鍋”，被稱之為“大窩凼”。
9月25日，全球最大的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(Five hundred meters Aperture Spherical Radio Telescope，簡稱FAST)在“大窩凼”正式落成啟用。在碧綠的群山環(huán)繞中，F(xiàn)AST就像是一只銀色的“天眼”，望向遙遠(yuǎn)的太空。
多年來，人類一直渴望探索宇宙的奧秘，尋找外星文明，而射電望遠(yuǎn)鏡則是人類接收宇宙信號的最佳工具。
經(jīng)典射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似，投射來的電磁波被一精確鏡面反射后，同相到達(dá)公共焦點(diǎn)。用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實(shí)現(xiàn)同相聚焦，因此，射電望遠(yuǎn)鏡天線大多是拋物面。
通俗而言，射電望遠(yuǎn)鏡就像是一個大號的“衛(wèi)星天線鍋”，通過反射聚焦，將從宇宙接收到的信號匯聚到一點(diǎn)上，再對這些信號進(jìn)行分析。由于宇宙中充滿了各種輻射，信號也非常微弱，所以射電望遠(yuǎn)鏡口徑越大，接收到的信號也就越多，“看”的也就越遠(yuǎn)。
據(jù)FAST工程副經(jīng)理、辦公室主任張蜀新介紹，F(xiàn)AST的科學(xué)目標(biāo)主要包括脈沖星探測、中性氫探測、尋找暗物質(zhì)和外星文明等等。
在FAST問世之前，全球最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡是建成于1974年、位于美國波多黎各阿雷西博天文臺的Arecibo射電望遠(yuǎn)鏡，口徑為350米。再之前，最大的射電望遠(yuǎn)鏡是1972年建成的德國波恩 Effelsberg 射電望遠(yuǎn)鏡，口徑為100米。
FAST的口徑為500米，有效口徑300米，反射總面積25萬平方米，相當(dāng)于30個足球場，能夠接收到137億光年以外的電磁信號，是迄今為止最大、精度最高、威力最大的射電望遠(yuǎn)鏡。這意味著假如有一天人類真能夠接收到外星信號，F(xiàn)AST應(yīng)該是能最先接收到信號的射電望遠(yuǎn)鏡。
探秘FAST
日前，筆者有幸親眼目睹了FAST的廬山真面。
FAST被譽(yù)為“中國天眼”，理由之一是完全采用自主研發(fā)和和國產(chǎn)材料， FAST工程總工藝師王啟明表示，F(xiàn)AST在設(shè)計上有著三大創(chuàng)新，選址、主動反射面和輕體饋源艙。
青山掩映中，F(xiàn)AST坐落于天然形成的大窩凼之中，非常巧妙的利用了地形的優(yōu)勢。據(jù)FAST工程臺址與觀測基地系統(tǒng)總工程師朱博勤介紹，F(xiàn)AST工程在1994年開始選址，一方面要找到合適的洼地，以減少工程量，另一方面是要找到無線電干擾很小的地方，以避免對射電望遠(yuǎn)鏡的干擾。
“相比礦坑、隕石坑等低洼地貌，綜合考慮周圍人口、電磁背景、地質(zhì)災(zāi)害、排水、造價等因素，我們發(fā)現(xiàn)只有在熔巖地貌發(fā)育比較晚的喀斯特洼地最合適”，朱博勤介紹說，1998年FAST工作人員才找到了這個地方，在大窩凼里面，F(xiàn)AST反射面都位于崖口下面，對減少電磁有著很好的作用?！按蟾C凼是建造FAST最完美的地方。”
FAST的第二大創(chuàng)新是采用了“主動反射面”。如果將FAST看作是一個“大鍋”，其“鍋沿”是圈梁結(jié)構(gòu)，“鍋底”則是反射面。圈梁采用了5000多噸鋼材，上面具有6670根鎖網(wǎng)，用于支撐和牽引反射面。非常創(chuàng)新的一點(diǎn)，F(xiàn)AST的反射面并不是一個整體，而是由4450個邊長11米的三角形組成，每個三角形的連接點(diǎn)通過下拉鎖可以運(yùn)動，從而讓“鍋底”實(shí)現(xiàn)從球面到拋物面的變形，以提升精度。
FAST位于山間洼地，且是一個“大鍋”樣的結(jié)構(gòu)，這不免讓人擔(dān)心它會不會“存水”。這用疑慮是多余的。FAST的反射面看似光滑，實(shí)際上面有著很多直徑5毫米的小孔。這樣的設(shè)計是為了透光，不影響“鍋底”下面植被的生長，同時也能夠減少風(fēng)阻，減輕重量。
FAST的第三大創(chuàng)新是采用了輕體饋源艙。在FAST的中央，有一個被六條鋼索牽引著的懸浮饋源艙，就像是FAST的“焦點(diǎn)”。饋源艙中放置著FAST的信號接收設(shè)備，F(xiàn)AST所接收到的電磁波將全部匯集到饋源艙，初步處理后再傳輸?shù)奖O(jiān)控室，再由可科學(xué)家們進(jìn)行分析處理。
中間懸浮部分為饋源艙
有別于之前的射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST饋源艙的最大創(chuàng)新在于采用“輕體”設(shè)計，只有30噸，能夠依靠鋼索牽引，在水平200米、垂直100米范圍內(nèi)移動，從而找到最佳接收位置。相比之下，美國Arecibo射電望遠(yuǎn)鏡雖然也有饋源艙結(jié)構(gòu)，但重量高達(dá)1000噸，故而只能固定在一個平臺之上，不能進(jìn)行移動。