500米口径球面射电望远镜（FAST）项目完成立项评估

http://img.phoenixtv.com/res/200611/1121_16788.jpg 中国球越建越大" TITLE="玩转太空之急需  中国球越建越大" />

FAST台址－贵州省黔南州平塘县大窝凼洼地

http://www.beijingreview.com.cn/pic-3/20013-fm.gif 中国球越建越大" TITLE="玩转太空之急需  中国球越建越大" />建造世界最大的射电望远镜

封婧

近来，中国将在贵州省建造世界最大的射电天文望远镜的消息引起了公众的广泛注意。

那么，这究竟是怎样的一个科学计划，其意义何在？这个望远镜究竟是什么样子？为此，本刊记者专访了国际大射电望远镜操作委员会(ISSC)委员、国家天文观测中心大射电望远镜实验室研究员彭勃博士。

人们关注中的这个世界最大射电望远镜的正式名称是：500米口径球面射电望远镜(简称FAST)。挂在彭勃办公室里的FAST工程示意图，看上去像是一幅绘画作品：蓝天白云下面，整个工程的形状似一朵盛开的花，花瓣是贵州喀斯特地貌重叠起伏的峰峦，花心是巨大深陷的洼地——FAST将铺设在这片洼地中。

庞大的国际计划

当公众得知这个大望远镜计划的时候，数十位中国科学家已经为此默默地艰苦工作了7年。

1993年，在日本京都召开的国际无线电科学联合会大会上，包括中国在内的10个国家 的射电天文学家联合发起了建造接收面积为一平方公里的新一代大射电望远镜(LT)的倡议。该项目投资预算约为10亿美元。

LT可预见的科学目标是多方向的，它将能够观察到100亿光年以外的氢元素是如何分布的，从而使天文学家分析出宇宙形成之初的情形，验证、完善已有的或建立新的宇宙构成理论；此外，在对邻近空间灾变事件的观测研究、深度空间通讯以及探索地外智慧生命等诸多方面，它都具有非常独特的作用。

这是一个令国际天文学界兴奋的国际科研计划。

这个被称为地球“天眼”的特大望远镜实际上是一个望远镜阵列，因此它后来被简称为SKA(The Square Kilometer Array)。这个阵列相当于30个口径200米的望远镜的组合。它们将绵延分布在几百以至上千公里土地上，而其主阵则需要集中分布在50公里区域内。

此项工程投资巨大、技术复杂，没有广泛的国际合作就难以实现。为此，京都大会上成立了LT工作组，每年召开两次国际会议，协调相关研究与发展情况。

要实现SKA计划，可以通过不同的技术路线。京都大会后，各国纷纷投入到各自的总体设计、工程预研究、选址、资金筹措等繁杂的工作中。显然，各国科学家都希望自己的技术方案能够被最终采纳，并将整个计划引入到自己的国家中。

中国FAST浮出水面

中国有22个高等院校和科研院所共约70多位科学家参与了中国方案的设计研究。1995年，国际大射电望远镜中国推进委员会成立，研究进程加快。

利用贵州省南部熔岩洼地建造500米孔径球面射电望远镜，即FAST计划，就是中国选择的技术路线。这样一个射电望远镜的直径为500米，将由2000块15米见方的反射板拼成，其外形与锅式卫星天线相似，面积则相当于25个足球场那么大，预算约6亿元人民币。与直径305米的世界现有最大固定式射电望远镜相比，它的可观测天空范围扩大了4倍，灵敏度提高了2.3倍，将当之无愧地成为世界上最大的天文望远镜。

目前，该工程计划中的“主动球反射面技术”和“光机电一体化馈源支撑系统”这两个关键技术已经取得突破性进展。

其中主动球反射面技术的缩小尺寸模型已经完成。这项技术是把望远镜的球形反射面分割成两千个金属小块，每个小金属块下面都有促动器支撑，在空间位置形成瞬时抛物面，使望远镜可主动跟踪目标。

馈源支撑系统的设计与实验也已接近完成。同类型的望远镜在国外采用固定平台支撑，而这样的平台自重大，造价也很高。中国科学家目前正在研究采用光、机、电一体化的设计，使支撑平台的重量比传统工艺制造的平台减轻几百倍。有关科研人员目前正在加紧工作，争取在2001年3月全部完成研究工作。彭勃说，“负责此项研究的是西安电子科技大学和清华大学的科研人员，他们现在把铺盖卷都搬到实验室里去了。”

标上中国的印迹

彭勃打开电脑，屏幕上出现了世界天文望远镜发展曲线图。每一个历史性进展都在曲线 上标有一个实心圆点，目前曲线上标志着现有最高水平的那一端，是一个空心圆点，FAST的实现将把这个空心点填实。

彭勃说，如果我们的计划实现，中国就在这条曲线上有了自己的位置。

天文望远镜是天文学家探测宇宙奥秘的首要工具。从1609年伽利略发明折射式(透镜)望远镜以来，随着人类技术的不断进步，不同种类的天文望远镜不断出现，而近现代天文学的每一项重大成果几乎都离不开望远镜的不断进步。

射电天文学诞生于本世纪30年代。与以接收可见光进行工作的光学望远镜不同，射电望远镜是靠接收天体发出的无线电波(天文学上称为“射电辐射”)来工作的。由于无线电波可穿透宇宙中大量存在而光波又无法通过的星际尘埃介质，因而射电望远镜可以透过星际尘埃观测更遥远的未知宇宙和对我们已知的星际世界做更深入的了解。同时，由于无线电波不太会受光照和气候的影响，射电望远镜几乎可以全天候、不间断地工作。本世纪天文学中著名的四大发现，都是利用射电望远镜发现的，诺贝尔奖历史上明确定名为天文学奖的7个奖项中，有5项都是基于射电望远镜的观测成果。射电天文学已成为诺贝尔奖的摇篮。

众所周知，望远镜口径越大，观测得越遥远。因此，制造更大的望远镜就成为天文学界的执着追求。直径305米的美国阿雷西堡望远镜是目前世界上最大的固定式射电望远镜；最大的全可动射电望远镜是30年前德国建成的100米口径射电望远镜和不久前美国西弗吉尼亚州建成的探测面为110×100米的射电望远镜。这几乎已成为大型射电望远镜的工程极限。

FAST将比现有世界全可动射电望远镜的灵敏度提高近一个数量级，成为新一代射电望远镜。

“相信ISSC会选择中国，因为——这是天意”，彭勃带着一丝神秘和玩笑的表情说。他拿出一张纸，上面纵向排列着的五个英文单词是对SKA建造目的的完整而精练的表述： Kilometer-square Area Radio Synthesis Telescope，奇妙的是，这五个单词的第一个大写字母联起来，却组成了一个英文单词KARST(喀斯特地貌)。FAST可谓占尽天时地利。

在ISSC的18个席位中，中国和印度分别占有一席，美国和欧洲分别占有6席，加拿大和澳大利亚分别占有2席。在ISSC做出最后选择时，中国是否处在不利地位？彭勃说，科学家毕竟不是商人或政治家，他主要的出发点是科学的需要。如果中国的技术方案被ISSC从科学角度认可，建在中国就是可能的。彭勃说，从一开始，我们就决定不要过于依赖国际因素，而要在国家现有财力允许的条件下建立一套独立和完整的系统，如果作为SKA的先导单元，它能将这个庞大的项目引入中国当然最好，即使不能，中国在不少于30年的可看得见的将来拥有世界最大射电望远镜也是一个无可争辩的事实。而且不管SKA最终选建在哪里，中国都将承担其中一部分工作。