成果簡介

　　500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，簡稱FAST）位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼的喀斯特洼坑中，擁有30個標(biāo)準(zhǔn)足球場大的接收面積。FAST射電望遠(yuǎn)鏡被譽為“中國天眼”，是國家科教領(lǐng)導(dǎo)小組審議確定的國家九大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，由中國天文學(xué)家南仁東先生于1994年提出構(gòu)想，歷時22年建成，于2016年9月25日落成啟用。FAST由中國科學(xué)院國家天文臺和貴州省人民政府共同建設(shè)，是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，綜合性能是著名的射電望遠(yuǎn)鏡阿雷西博的十倍。2020年1月11日，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡通過國家驗收，投入正式運行。2021年3月31日起，“中國天眼”向全世界天文學(xué)家征集觀測申請，以開放合作的態(tài)度，向全球提供重大科研基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)更多科學(xué)成果產(chǎn)出，為人類文明進(jìn)步作出中國貢獻(xiàn)。

歷史背景

　　1993年，國際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會（URSI）在日本東京召開。會上來自中國、澳大利亞、加拿大、法國、德國、印度、荷蘭、俄羅斯、英國、美國等10個國家的天文學(xué)家分析了射電望遠(yuǎn)鏡綜合性能的發(fā)展趨勢。為更好地觀測不同宇宙距離上的中性氫，與會者提出了建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”的倡議。他們期望，在全球電信號環(huán)境被破壞之前，能多收獲一些射電信號。在這一背景下，原北京天文臺提出了利用中國西南部的喀斯特地貌建造阿雷西博型LT（LT是一個總接收面積1平方公里的射電陣）的中國方案，最初起名為KARST。1995年11月，以北京天文臺為主，聯(lián)合國內(nèi)20余家大學(xué)和科研機構(gòu)，組建了“大射電望遠(yuǎn)鏡”中國推進(jìn)委員會，由南仁東研究員任主任。

創(chuàng)新歷程

　　FAST射電望遠(yuǎn)鏡的建造難度很大。首先在選址上就困難重重，適宜的洼地非常難找，因為它需要滿足優(yōu)良的地質(zhì)條件、遠(yuǎn)離人口密集區(qū)域、足夠大并且足夠圓、不能積水等條件。從1994年到2006年，南仁東帶領(lǐng)團隊，從8000多幅地圖中選出300多個洼坑，再進(jìn)一步將范圍縮小至幾十個。團隊幾乎走遍這些洼地，現(xiàn)場踏勘，風(fēng)餐露宿。最終，將臺址定在貴州平塘縣克度鎮(zhèn)的大窩凼洼地。

　　位置確定好以后，如何設(shè)計、建造以及建成之后如何調(diào)試，都沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，關(guān)鍵技術(shù)無先例可循，關(guān)鍵材料需從頭研制。在設(shè)計上，“中國天眼”突破創(chuàng)新，不斷創(chuàng)造奇跡。比如就索網(wǎng)的設(shè)計來說，科學(xué)家們持續(xù)全方位地改進(jìn)索體工藝，一根鋼索要進(jìn)行200萬次疲勞實驗。此外，F(xiàn)AST射電望遠(yuǎn)鏡的饋源艙也是一個大膽的創(chuàng)新性設(shè)計。饋源艙采用全新的輕型索驅(qū)動控制系統(tǒng)，可以自如改變角度和位置，更有效地收集、跟蹤、監(jiān)測更豐富的宇宙電磁波。

　　“中國天眼”FAST工程的發(fā)起者和奠基人南仁東為FAST工程建設(shè)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。他全面指導(dǎo)了FAST工程建設(shè)，70多歲高齡仍堅持奮斗在工作一線，身患重疾仍親臨工程現(xiàn)場，主持攻克了索疲勞、動光纜等一系列技術(shù)難題，為這一重大工程的順利落成作出了重要貢獻(xiàn)。

　　2013年6月28日貴州省人民政府第7次常務(wù)會議審議通過《貴州省500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》，為射電望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)與運行提供了電磁環(huán)境安全的法制保障。

重大意義和深遠(yuǎn)影響

　　FAST射電望遠(yuǎn)鏡全新的設(shè)計思路，加之得天獨厚的臺址優(yōu)勢，使其突破了望遠(yuǎn)鏡的百米工程極限，開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式。FAST射電望遠(yuǎn)鏡的落成啟用，對我國提高原始創(chuàng)新能力、集成創(chuàng)新能力和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新能力、在科學(xué)前沿實現(xiàn)重大原創(chuàng)突破和加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展具有重要意義。未來，F(xiàn)AST射電望遠(yuǎn)鏡將在眾多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，例如宇宙大尺度物理學(xué)、物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)和規(guī)律等領(lǐng)域提供發(fā)現(xiàn)和突破的機遇，也將在日地環(huán)境研究、國防建設(shè)和國家安全等方面發(fā)揮不可替代的作用。