世界上最大射電望遠鏡

　世界最大口徑射電望遠鏡即中國建造世界上最大單口徑球面射電望遠鏡***簡稱FAST***。是由國家科教領導小組審議確定的國家九大科技基礎設施之一，採用中國科學家獨創設計和我國貴州南部喀斯特窪地的獨特地形條件，建設一個約30個足球場大小的高靈敏度巨型射電望遠鏡世界最大口徑射電望遠鏡即中國建造世界上最大單口徑球面射電望遠鏡。現在就由小編與大家一起了解有關電望遠鏡的資料吧！

　　1995年，中國天文學家提出了在喀斯特窪地中建造500米口徑球面射電望遠鏡的設想，並選址於貴州省黔南州平塘縣的大窩凼窪地。FAST利用貴州天然的喀斯特窪坑作為臺址，窪坑內創造性地鋪設4600塊單元組成500米球冠狀主動反射面，將首次採用輕型索拖動機構和並聯機器人，實現望遠鏡接收機的高精度定位。

　　2007年，世界最大口徑射電望遠鏡專案獲得了國家審批立項，成為中國九大科技基礎設施之一。

　　2008年12月26日，具有中國獨立自主智慧財產權的國家重大科技基礎設施—500米口徑球面射電望遠鏡***Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope，簡稱FAST***工程奠基儀式在貴州省黔南州平塘縣一個名為“大窩凼”的窪地舉行。

　　2011年3月正式開工建設以來，各系統陸續進入實施階段。

　　2013年12月31日順利完成FAST專案鋼結構主動反射面的環形支撐圈樑工程合攏，標誌著該專案工程工藝裝置進入全面的建設階段。當日下午，整個環形支撐圈樑中最後一個廂樑被吊至

　　2014年4月，已經有多個國家的天文學家提交了研究觀測計劃。7月17日，中國科學院釋出訊息說，國家重大科技基礎設施、由中國建造的世界最大的單口徑射電望遠鏡“500米口徑球面射電望遠鏡***FAST***”開始實施望遠鏡反射面索網現場安裝。

　　預計將在2016年9月建成，並投入使用，屆時將向全世界開放。

　　 建造優勢

　　FAST專案採用了中國科學家獨創的設計，同時也利用了貴州獨特喀斯特地形條件和極端安靜的電波環境。 500米口徑球面射電望遠鏡的臺址位於貴州省黔南州平塘縣克度鎮綠水村的“大窩凼”窪地。“大窩凼”窪地是喀斯特地貌所獨有的一大片漏斗天坑群，就像一個天然的巨碗，剛好盛起望遠鏡約20萬平方米的巨型反射面，建成後的望遠鏡將會填滿整個山谷。

　　石雅鏐表示，“望遠鏡實質上就是一個大的天線，天線的口徑如果超過100米，原來的支撐結構一般都要垮塌，所以望遠鏡本身就要採取比較特殊的結構，這種特殊的結構就要依賴於窪地。”利用貴州南部獨特的天然喀斯特窪坑可大大降低望遠鏡工程造價。

　　喀斯特地質條件還可以保障雨水向地下滲透，而不會淤積在表面腐蝕和損壞望遠鏡。

　　大窩凼有極端寧靜的自然環境，由於無線電環境對射電望遠鏡影響極為重要，專案地址半徑5公里之內必須保持寧靜和電磁環境不受干擾。大窩凼附近沒有集鎮和工廠，在5公里半徑之內沒有一個鄉鎮，25公里半徑之內只有一個縣城，這為大射電望遠鏡的建設提供了極端安靜的電波環境。

　　 專案優勢

　　與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米口徑望遠鏡相比，它的靈敏度提高約10倍;與目前世界上最大單口徑射電望遠鏡——美國阿雷西博***Arecibo***305米口徑望遠鏡相比，其綜合性能提高約2.25倍。

　　技術創新

　　平塘FAST工程作為世界領先水平的射電工程，首先帶動了很多技術的發展。因為沒有人做過，所以沒有可借鑑的意義。工程建設中的材料、結構、光激電控制和測量等，都有引領和帶動作用，基本上沒有跟蹤和模防。目前，平塘FAST工程90%以上的材料都是我國自己研製的。如果要說有國際合作，那麼將是後期工程中的接收機方面，但這也僅僅是合作而已。因為平塘FAST工程，都是中國自主創新的科技基礎設施。

　　主要三大技術創新：

　　一、在世界上首次利用天然地貌建設巨型望遠鏡;

　　二、採用主動反射面技術，整個反射面由4600多塊可運動的等邊球面三角形葉片組成;

　　三、創新是輕型索拖動饋源支撐技術，將萬噸平臺降至幾十噸，實現了毫米級的動態定位精度。

　　據悉，FAST最大的技術成就是解決了球面鏡隨時變拋面鏡，這一難點，中國是世界上首個掌握該技術的國家。

　　 應用

　　建成後主要用於實現巡視宇宙中的中性氫、觀測脈衝星、主導國際VLBI網和搜尋星際通訊訊號等科學目標的FAST工程，是目前世界上正在建造及計劃建造中口徑最大、最具威力的單天線射電望遠鏡。

　　 價值

　　具有中國獨立自主智慧財產權的FAST建成後，其靈敏度、天區覆蓋面和測量精度將大大超越世界上已建成的射電望遠鏡，屆時將成為世界上口徑最大、最具威力的單口徑射電望遠鏡。FAST涵蓋的天文學內容豐富，從宇宙初始混濁、星系演化、恆星乃至太陽、行星與鄰近空間事件等的觀測研究，都有非常強的競爭力，其中脈衝星探測、中性氫和奇異闇弱天體成像等課題蘊藏著巨大的發現機遇。作為一個多學科研究平臺，擬回答的問題不僅是天文的，也是面對人類與自然的;它還將在日地環境研究、深空探測和國家安全等方面發揮重要作用;其建設將推動中國眾多高科技領域的發展。

　　科研地位

　　國家天文臺副臺長、主動反射面系統總指揮鄭曉年說，“FAST應該說是世界第一大的單口徑射電望遠鏡，從射電望遠鏡地位來說，如果建成的話，我們可以形象地說，它在射電望遠鏡中，可以做盟主。跟它可比的就是美國305米的阿雷西博***Arecibo***望遠鏡，是最大的單口望遠鏡。”

　　FAST建成後將成為世界上最大口徑的射電望遠鏡，FAST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;與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國Arecibo 300米望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍。

　　作為世界最大的單口徑望遠鏡，FAST將在未來20～30年保持世界一流裝置的地位。這個球面射電天文望遠鏡建成後，平塘將成為世界級的天文觀測中心。該專案是國家科教領導小組審議確定的九大國家重大科技基礎設施專案之一，被列入國家“十一五”高技術產業發展專案，由中科院與貴州省攜手合作共建，專案總投資10億元，預計2016年竣工建成。

　　中國望遠鏡建設趕超世界

　　從1609年伽利略製作出第一架望遠鏡到射電望遠鏡誕生的300多年中，光學望遠鏡一直是天文觀測最重要的工具。不過受到可見光本身特性的侷限，光學望遠鏡在宇宙更深處的觀測上是無能為力的。

　　誕生於20世紀30年代的射電望遠鏡與以接收可見光進行工作的光學望遠鏡不同，它依靠接收天體發出的無線電波來工作。由於無線電波可穿透宇宙中大量存在而光波又無法通過的星際塵埃介質，不太會受光照和氣候的影響，射電望遠鏡可以透過星際塵埃全天候、不間斷地工作。

　　當代先進射電望遠鏡有：以德意志聯邦共和國100米望遠鏡為代表的大﹑中型釐米波可跟蹤拋物面射電望遠鏡;以美國國立射電天文臺﹑瑞典翁薩拉天文臺和日本東京天文臺的裝置為代表的毫米波射電望遠鏡;以及擁有27個射電望遠鏡的美國甚大天線陣。

　　我國在射電望遠鏡建設方面正在實現趕超。2008年，亞洲最大的65米口徑可轉動射電天文望遠鏡工程在上海天文臺落成。這臺射電望遠鏡的綜合性能排名亞洲第一、世界第四，能夠觀測100多億光年以外的天體，將參與我國探月工程及各項深空探測。

　　由於單口徑射電望遠鏡建設受到環境和技術侷限巨大，人類嘗試以多個相對較小的望遠鏡組成並聯陣列來實現更大的觀測範圍，建設中的SKA專案就是這類望遠鏡的代表。

　　15個國家、30個研究機構，自1993年開始就捲入一個雄心勃勃計劃中，這便是SKA計劃。SKA全稱為“一平方公里陣射電望遠鏡”，試圖建造出世界上最強大的射電望遠鏡陣列。這一陣列將由上百架綿延3000公里的射電望遠鏡組成，猶如一個超大麥田怪圈。

　　中國的FAST專案原本就計劃作為SKA的一部分，但國際合作專案阻力重重的狀況下，FAST最終獨立出來。

　　中國、澳大利亞、南非、阿根廷都曾參與到SKA專案的選址之爭。這一曠日持久的專案直到2012年才確定落戶南非和澳大利亞。該專案預計總投資15億歐元，根據計劃將於2022年投入運營。

　　應用價值

　　FAST可把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊資料下行速率提高100倍。其應用價值可以是為自主導航這一前瞻性研究製作脈衝星鍾;診斷識別微弱的空間訊號，為國家安全服務;提供高解析度和高效率的地面觀測;跟蹤探測日冕物質拋射事件，服務於太空天氣預報。

　　FAST專案建成後，邊遠閉塞的中國黔南喀斯特山區將變成世人矚目的國際天文學術中心，還可為當地旅遊業增添新的旅遊景點。

　　科學價值

　　FAST專案的科學意義非常重大。建望遠鏡是瞄準21世紀的科學前沿，尋找暗物質、暗能量。現在宇宙中有99%的質量和能量知道它的存在，但不知道它的特性是什麼。

　　能用一年時間發現約7000顆脈衝星，研究極端狀態下的物質結構與物理規律;有希望發現奇異星和夸克星物質;發現中子星——黑洞雙星，無需依賴模型精確測定黑洞質量;通過精確測定脈衝星到達時間來檢測引力波;作為最大的臺站加入國際甚長基線網，為天體超精細結構成像;還可能發現高紅移的巨脈澤星系，實現銀河系外第一個甲醇超脈澤的觀測突破;用於搜尋識別可能的星際通訊訊號，尋找地外文明等等。

　　天文發現

　　把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊資料下行速率提高100倍。脈衝星到達時間測量精度由目前的120納秒提高至30納秒，成為國際上最精確的脈衝星計時陣，為自主導航這一前瞻性研究製作脈衝星鍾。進行高解析度微波巡視，以1Hz的解析度診斷識別微弱的空間訊號，作為被動戰略雷達為國家安全服務。作為“子午工程”的非相干散射雷達接收系統，提供高解析度和高效率的地面觀測;跟蹤探測日冕物質拋射事件，服務於太空天氣預報。 FAST研究涉及了眾多高科技領域，如天線製造、高精度定位與測量、高品質無線電接收機、感測器網路及智慧資訊處理、超寬頻資訊傳輸、海量資料儲存與處理等。FAST關鍵技術成果可應用於諸多相關領域，如大尺度結構工程、公里範圍高精度動態測量、大型工業機器人研製以及多波束雷達裝置等。FAST的建設經驗將對我國製造技術向資訊化、極限化和綠色化的方向發展產生影響。 有了FAST，邊遠閉塞的黔南喀斯特山區將變成世人矚目的國際天文學術中心，成為把貴州展現給世界的新視窗。以FAST為主體的天文科普基地將推進我國西部、甚至全國的科普工作，教育青少年、宣傳公眾與決策層，為科教興國的長遠戰略目標服務。

　　有助解開宇宙起源之謎

　　FAST不僅讓中國的天文學家為之振奮，全世界的天文學家也在緊盯著它——寄希望於這個最大的“天眼”或許能找到外星人，並解開宇宙起源之謎。也有多個國家的天文學家提交了相關研究觀測計劃。

　　看一眼初始的宇宙、弄清宇宙結構的形成及演化至今的過程，在天文學家眼裡，大型射電望遠鏡是實現這一目標不可缺少的工具。

　　與世界上最大的單口徑射電望遠鏡——美國阿雷西博射電望遠鏡相比，FAST將為人類帶來更大的宇宙觀測空間。

　　“FAST是我們國家在大射電望遠鏡方面的探索，由於它的大口徑，能讓我們看到更遠的太空，由此也許能解開宇宙形成的一些奧祕，”北京師範大學天文系副系主任楊志良解釋，我們現在接收到的光都是宇宙天體很多年以前發出的。如果說FAST建成了，它就能將我們探索宇宙的眼睛投射到更遠的太空，大大縮短了資訊傳達到地球上所花費的時間。

　　另外，FAST將會使我們的觀測範圍涵蓋從脈衝星、黑洞，到星系、暗物質和暗能量的廣泛的天體物理學目標。“由此，我們也許就能探索到宇宙結構的形成及演化的奧祕。”這一眾多天文人的夢想也許再過7年就將實現。

　　尋找外星文明

　　天體之間的距離是非常遙遠的，人馬座的比鄰星是除太陽外離地球最近的一顆恆星，距離地球4.27光年，所以我們不可能發射一種能夠直接到達的探測器去探索它們。而現代電子技術、無線電通訊、計算機技術的迅猛發展，為天文學家們搜尋地外文明提供了一種好辦法——利用射電波即無線電波尋找地外文明。

　　AST工程總工程師兼首席科學家南仁東指出，FAST對於人類尋找外星文明的夢想也有重要意義。一旦在遙遠的某個星球上有智慧文明存在的話，他們活動所產生的無線電波就向外傳送，有可能會傳到地球。如果我們在地球上建立了高度靈敏的接收裝置，就有可能接收到外星射電波，從而獲得地外文明存在的證據。

　　經濟發展

　　該專案落戶貴州，使貴州鋁廠、貴州振華集團、江南航天集團、貴州航空工業集團等企業和貴州科學院、貴州大學等科研院校有機會直接參與該專案建設。為貴陽市以全力支援國家超大型科學裝置建設為切入點謀求重大發展機遇、加速提升我市科技經濟水平，開闢了新渠道。對我市裝備製造業、鋁工業結構升級有重大意義。 一、加快提升鋁工業和裝備製造業的創新能力。

　　藉助FAST設計和建設，實施“FAST關鍵材料及製品的研發及應用”專案，把我市開發的新型高強度鋁合金應用於大型科學裝置，助推國家科技支撐計劃專案《高效能鋁合金及其製造工藝技術開發》成果快速產業化和推廣應用，將大大加快貴州省系列化高效能鋁合金研發應用步伐，提升高效能鋁材料和結構、航空航天等高科技領域的深度開發能力，鍛鍊、提高省、市科技人才隊伍素質。 二、加快本地鋁材料高新技術企業的成長和高效能高科技鋁產業鏈的形成。

　　實施“FAST關鍵材料及製品的研發及應用”專案，將對貴州省鋁材料工程技術研究中心的成長和升級起到強有力的推動作用，使其形成完整的“研發-中試-放大-產業化”中心線，進而加快貴陽市“鋁-高效能鋁合金***結構和功能材料***-軍工-航空航天-高科技-關聯產業”這一新型產業鏈的形成，解決長期以來限制貴州省鋁工業結構升級的重大瓶頸，推動關聯產業聚集和升級。 三、 促進我市機電行業和三大軍工企業的技術進步和技術升級。

　　實施“FAST關鍵材料及製品的研發及應用”專案，將培育出多種以新型高強鋁合金為基體的標準輕強結構件、傳動件和連線件等，為機電行業和三大軍工企業實現低成本技術升級創造一次重大歷史機遇。