中國大口徑望遠鏡FAST預計2016年成型 將領跑世界

監聽奇跡

FAST建成后，天文學將注定有許多突破。

　　首先，FAST能夠發現更多的脈沖星。脈沖星是1967年發現，因為信號規律，開始被誤認為是外星人發出的信號。現在普遍認為，脈沖星是一種高速旋轉的中子星，就像海邊的燈塔，旋轉的光柱掃過地球。但也有一些證據似乎不支持燈塔模型。

　　南仁東說：“現在我們偵測到的約2000顆脈沖星，全都是銀河系內的。別的星系想必也有脈沖星。所以FAST會避開銀河，對準別的星系，發現更多奇特的脈沖星，了解它是什么東西。”

　　南仁東說：“我們很可能會發現一些前所未見的脈沖星現象，比如說一個脈沖星和一個黑洞結對，那么就可能產生突破性的理論。”FAST期望第一年就找到幾十顆銀河外的脈沖星。

　　FAST還可能觀察到早期宇宙的蛛絲馬跡——中性氫云團的運動。所謂中性氫，就是宇宙中未聚攏成恒星發光發熱的氫原子，是一個質子加一個電子。本來從遠處是看不到氫原子的，但質子和電子就像旋轉的星球一樣有磁極。如果電子磁極罕見地倒轉了，一種波長為21厘米的微弱電磁波就跑了出來。

　　監測21厘米波，不僅能判斷出哪里存在大量的中性氫，還能通過波長微小變化，判斷出這些氫原子在遠離還是靠近我們。

　　由此，FAST觀測中性氫信號，就能獲知星系之間互動的細節，還可能發現早期宇宙中剛剛形成的氫是怎么運動的，從而為宇宙發育史提供線索。類似的道理，FAST還能監聽到一些太空有機分子發出的獨特電磁波，讓我們更精確地描繪出宇宙圖景。

　　如果幸運，FAST還將嘗試接收外星文明的電波。如果一二十年后，外星人有意無意釋放的信號被地球收到，那肯定是FAST的功勞。

絕對安靜

　　在中國有人煙的地區，大窩凼附近算是電波稀少的了。我們路過附近的另一個凼——鉆過幾百米的漆黑山洞，突現一座世外桃源。天坑底部種著蔬菜和莊稼，幾棟木房子，狗吠雞鳴之外，萬籟無音，令人心曠神怡。這里不通電線，最近一個鄉鎮在5公里外。

　　射電望遠鏡正需要這么一處靜土。貴州省政府2013年出臺法令，在FAST周圍設立一個5公里無線電靜默區，30公里內不允許有干擾設施。附近的農民將為此搬遷。

　　在距離FAST項目8公里的地方，散布有大小12個天坑組成的世界上最大的天坑群，其深度均超過300米以上，被稱為“天坑博物館”。貴州政府期望結合天坑和天文景觀，“打造國際天坑天文旅游目的地”。

　　而科學家們希望減少周邊人類活動，避免電波風險。最靈敏的天線相當于最嬌弱的耳膜，輕聲耳語對它無異于大喊。南仁東說：“月亮上打手機，FAST也能聽得一清二楚。”

　　不要說用手機，就算是附近使用電器，或者幾十公里外有飛機向地面發送信息，在FAST那里會造成一場電磁風暴。

　　因此，未來在FAST現場工作的科學家控制使用電器。FAST的監聽中心設在兩道山以外。FAST獲取的信號通過光纖傳輸到監聽中心，再傳送到外界，全程不能用無線裝置。

　　南仁東說，如果說FAST還有讓人不放心之處，就是今后附近能否保持絕對電波靜默。

中國制造

　　2015年，FAST將進入反射面拼裝階段。科技日報記者在現場看到了三角形的面板，鋁合金制，邊長11米，4000多塊這種面板最終將拼出FAST天線鍋。面板密布孔洞。南仁東說，一是為了風負載小一點，二是達到50%的透光率，讓天線面下能長草，避免水土流失。

　　FAST的設計和建造，體現了中國人領先于世界的工程能力。光是把33米長、70噸重的鋼框部件一塊塊從沿海運送到山區，在狹小的坑里吊起、拼合，就足夠令人贊嘆了。負責施工的江蘇滬寧鋼機股份有限公司創新了很多工藝，包括吊裝技術，在世界上頭一個完成了這類工程。

　　FAST是人類用極端手段探索遙遠的星空，因而在建設中使用了大量非標準的工業模塊，這就需要科研人員和各領域的制造廠商密切協作，強力攻關，并研發新技術。

　　以鋼索為例。FAST的鋼索網很重，拉扯又頻繁，因此需要超高的耐疲勞強度。我們一般所用的鋼索，包括斜拉橋上的鋼索，其強度都是200兆帕、200萬次彎曲的，但FAST的鋼索上需要裝上反射面板，需要經常調換角度，不斷拉伸，再加上FAST至少需要應用30年，所以設計人員提出了安裝強度為500兆帕、200萬彎曲次數的鋼索。FAST工程團隊和柳州歐維姆機械股份有限公司等單位合力攻關。

　　FAST工程研究人員歷經了無數次的失敗。比如，當他們試驗到350兆帕的時候，僅彎曲6萬次就失敗了;他們如果做一次200萬次的彎曲試驗，就需要10天。經過工程團隊的不懈努力，柳州歐維姆機械股份有限公司終于研發出了符合要求的新的鋼索材料、包裹材料和制造工藝，滿足了FAST的要求。同時他們也申請了12項專利。如果這種鋼索使用到斜拉橋上，將大大提高橋梁的質量和壽命。

　　望遠鏡的饋源艙是在天線鍋中心的正上方吊起來的，由鍋外6個支撐塔通過鋼索共同拽住。饋源艙需向外傳輸的信號，都需借助支撐塔上的光纜輸出，不能使用無線通訊。因為饋源艙需要不斷地調整位置，拽著它的鋼索就需要不斷地拉伸，附著其上的信號光纜也隨著不斷拉伸。FAST工程團隊設計了一種“窗簾式”的機構，信號線和電源線耷在鋼索上，可隨鋼索一同拉伸。這不僅要求它們要能夠抗彎曲疲勞，而且還需要信號線內的光纖在拉伸中不致信號衰減。

　　國內以前對光纖彎曲的要求一般幾十次就可以了。而FAST工程要求光纖5年抗彎曲疲勞6.6萬次。

　　FAST工程團隊與北京郵電大學、武漢烽火通訊公司、北京康寧光纜公司等合作攻關，研發了4年，終于制造出了突破10萬次彎曲疲勞壽命的48芯動光纜，同時讓信號衰減達到最低，達到了FAST的要求，同時刷新了世界紀錄。

　　大科學工程就是通過這些苛刻條件的提出與實現，推動著國內高新技術產業的技術升級。

　　預計兩年后，FAST獲得的信號，將通過這條光纜傳輸到外界。每天會有海量的數據在貴州、北京和全世界的計算機中分析。FAST好比一把更密的篩網，能撈出宇宙中更多的漂流瓶。中國的工程專家是實現這一奇跡的功臣。