世界上最大射电望远镜

　世界最大口径射电望远镜即中国建造世界上最大单口径球面射电望远镜(简称FAST)。是由国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一，采用中国科学家独创设计和我国贵州南部喀斯特洼地的独特地形条件，建设一个约30个足球场大小的高灵敏度巨型射电望远镜世界最大口径射电望远镜即中国建造世界上最大单口径球面射电望远镜。现在就由小编与大家一起了解有关电望远镜的资料吧！

　　1995年，中国天文学家提出了在喀斯特洼地中建造500米口径球面射电望远镜的设想，并选址于贵州省黔南州平塘县的大窝凼洼地。FAST利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址，洼坑内创造性地铺设4600块单元组成500米球冠状主动反射面，将首次采用轻型索拖动机构和并联机器人，实现望远镜接收机的高精度定位。

　　2007年，世界最大口径射电望远镜项目获得了国家审批立项，成为中国九大科技基础设施之一。

　　2008年12月26日，具有中国独立自主知识产权的国家重大科技基础设施—500米口径球面射电望远镜(Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope，简称FAST)工程奠基仪式在贵州省黔南州平塘县一个名为“大窝凼”的洼地举行。

　　2011年3月正式开工建设以来，各系统陆续进入实施阶段。

　　2013年12月31日顺利完成FAST项目钢结构主动反射面的环形支撑圈梁工程合拢，标志着该项目工程工艺设备进入全面的建设阶段。当日下午，整个环形支撑圈梁中最后一个厢梁被吊至

　　2014年4月，已经有多个国家的天文学家提交了研究观测计划。7月17日，中国科学院发布消息说，国家重大科技基础设施、由中国建造的世界最大的单口径射电望远镜“500米口径球面射电望远镜(FAST)”开始实施望远镜反射面索网现场安装。

　　预计将在2016年9月建成，并投入使用，届时将向全世界开放。

　　 建造优势

　　FAST项目采用了中国科学家独创的设计，同时也利用了贵州独特喀斯特地形条件和极端安静的电波环境。 500米口径球面射电望远镜的台址位于贵州省黔南州平塘县克度镇绿水村的“大窝凼”洼地。“大窝凼”洼地是喀斯特地貌所独有的一大片漏斗天坑群，就像一个天然的巨碗，刚好盛起望远镜约20万平方米的巨型反射面，建成后的望远镜将会填满整个山谷。

　　石雅镠表示，“望远镜实质上就是一个大的天线，天线的口径如果超过100米，原来的支撑结构一般都要垮塌，所以望远镜本身就要采取比较特殊的结构，这种特殊的结构就要依赖于洼地。”利用贵州南部独特的天然喀斯特洼坑可大大降低望远镜工程造价。

　　喀斯特地质条件还可以保障雨水向地下渗透，而不会淤积在表面腐蚀和损坏望远镜。

　　大窝凼有极端宁静的自然环境，由于无线电环境对射电望远镜影响极为重要，项目地址半径5公里之内必须保持宁静和电磁环境不受干扰。大窝凼附近没有集镇和工厂，在5公里半径之内没有一个乡镇，25公里半径之内只有一个县城，这为大射电望远镜的建设提供了极端安静的电波环境。

　　 项目优势

　　与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米口径望远镜相比，它的灵敏度提高约10倍;与目前世界上最大单口径射电望远镜——美国阿雷西博(Arecibo)305米口径望远镜相比，其综合性能提高约2.25倍。

　　技术创新

　　平塘FAST工程作为世界领先水平的射电工程，首先带动了很多技术的发展。因为没有人做过，所以没有可借鉴的意义。工程建设中的材料、结构、光激电控制和测量等，都有引领和带动作用，基本上没有跟踪和模防。目前，平塘FAST工程90%以上的材料都是我国自己研制的。如果要说有国际合作，那么将是后期工程中的接收机方面，但这也仅仅是合作而已。因为平塘FAST工程，都是中国自主创新的科技基础设施。

　　主要三大技术创新：

　　一、在世界上首次利用天然地貌建设巨型望远镜;

　　二、采用主动反射面技术，整个反射面由4600多块可运动的等边球面三角形叶片组成;

　　三、创新是轻型索拖动馈源支撑技术，将万吨平台降至几十吨，实现了毫米级的动态定位精度。

　　据悉，FAST最大的技术成就是解决了球面镜随时变抛面镜，这一难点，中国是世界上首个掌握该技术的国家。

　　 应用

　　建成后主要用于实现巡视宇宙中的中性氢、观测脉冲星、主导国际VLBI网和搜寻星际通讯信号等科学目标的FAST工程，是目前世界上正在建造及计划建造中口径最大、最具威力的单天线射电望远镜。

　　 价值

　　具有中国独立自主知识产权的FAST建成后，其灵敏度、天区覆盖面和测量精度将大大超越世界上已建成的射电望远镜，届时将成为世界上口径最大、最具威力的单口径射电望远镜。FAST涵盖的天文学内容丰富，从宇宙初始混浊、星系演化、恒星乃至太阳、行星与邻近空间事件等的观测研究，都有非常强的竞争力，其中脉冲星探测、中性氢和奇异暗弱天体成像等课题蕴藏着巨大的发现机遇。作为一个多学科研究平台，拟回答的问题不仅是天文的，也是面对人类与自然的;它还将在日地环境研究、深空探测和国家安全等方面发挥重要作用;其建设将推动中国众多高科技领域的发展。

　　科研地位

　　国家天文台副台长、主动反射面系统总指挥郑晓年说，“FAST应该说是世界第一大的单口径射电望远镜，从射电望远镜地位来说，如果建成的话，我们可以形象地说，它在射电望远镜中，可以做盟主。跟它可比的就是美国305米的阿雷西博(Arecibo)望远镜，是最大的单口望远镜。”

　　FAST建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜，FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，灵敏度提高约10倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300米望远镜相比，其综合性能提高约10倍。

　　作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20～30年保持世界一流设备的地位。这个球面射电天文望远镜建成后，平塘将成为世界级的天文观测中心。该项目是国家科教领导小组审议确定的九大国家重大科技基础设施项目之一，被列入国家“十一五”高技术产业发展项目，由中科院与贵州省携手合作共建，项目总投资10亿元，预计2016年竣工建成。

　　中国望远镜建设赶超世界

　　从1609年伽利略制作出第一架望远镜到射电望远镜诞生的300多年中，光学望远镜一直是天文观测最重要的工具。不过受到可见光本身特性的局限，光学望远镜在宇宙更深处的观测上是无能为力的。

　　诞生于20世纪30年代的射电望远镜与以接收可见光进行工作的光学望远镜不同，它依靠接收天体发出的无线电波来工作。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，不太会受光照和气候的影响，射电望远镜可以透过星际尘埃全天候、不间断地工作。

　　当代先进射电望远镜有：以德意志联邦共和国100米望远镜为代表的大﹑中型厘米波可跟踪抛物面射电望远镜;以美国国立射电天文台﹑瑞典翁萨拉天文台和日本东京天文台的设备为代表的毫米波射电望远镜;以及拥有27个射电望远镜的美国甚大天线阵。

　　我国在射电望远镜建设方面正在实现赶超。2008年，亚洲最大的65米口径可转动射电天文望远镜工程在上海天文台落成。这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四，能够观测100多亿光年以外的天体，将参与我国探月工程及各项深空探测。

　　由于单口径射电望远镜建设受到环境和技术局限巨大，人类尝试以多个相对较小的望远镜组成并联阵列来实现更大的观测范围，建设中的SKA项目就是这类望远镜的代表。

　　15个国家、30个研究机构，自1993年开始就卷入一个雄心勃勃计划中，这便是SKA计划。SKA全称为“一平方公里阵射电望远镜”，试图建造出世界上最强大的射电望远镜阵列。这一阵列将由上百架绵延3000公里的射电望远镜组成，犹如一个超大麦田怪圈。

　　中国的FAST项目原本就计划作为SKA的一部分，但国际合作项目阻力重重的状况下，FAST最终独立出来。

　　中国、澳大利亚、南非、阿根廷都曾参与到SKA项目的选址之争。这一旷日持久的项目直到2012年才确定落户南非和澳大利亚。该项目预计总投资15亿欧元，根据计划将于2022年投入运营。

　　应用价值

　　FAST可把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍。其应用价值可以是为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟;诊断识别微弱的空间讯号，为国家安全服务;提供高分辨率和高效率的地面观测;跟踪探测日冕物质抛射事件，服务于太空天气预报。

　　FAST项目建成后，边远闭塞的中国黔南喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心，还可为当地旅游业增添新的旅游景点。

　　科学价值

　　FAST项目的科学意义非常重大。建望远镜是瞄准21世纪的科学前沿，寻找暗物质、暗能量。现在宇宙中有99%的质量和能量知道它的存在，但不知道它的特性是什么。

　　能用一年时间发现约7000颗脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律;有希望发现奇异星和夸克星物质;发现中子星——黑洞双星，无需依赖模型精确测定黑洞质量;通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波;作为最大的台站加入国际甚长基线网，为天体超精细结构成像;还可能发现高红移的巨脉泽星系，实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破;用于搜寻识别可能的星际通讯信号，寻找地外文明等等。

　　天文发现

　　把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星到达时间测量精度由目前的120纳秒提高至30纳秒，成为国际上最精确的脉冲星计时阵，为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。进行高分辨率微波巡视，以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号，作为被动战略雷达为国家安全服务。作为“子午工程”的非相干散射雷达接收系统，提供高分辨率和高效率的地面观测;跟踪探测日冕物质抛射事件，服务于太空天气预报。 FAST研究涉及了众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域，如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对我国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。 有了FAST，边远闭塞的黔南喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心，成为把贵州展现给世界的新窗口。以FAST为主体的天文科普基地将推进我国西部、甚至全国的科普工作，教育青少年、宣传公众与决策层，为科教兴国的长远战略目标服务。

　　有助解开宇宙起源之谜

　　FAST不仅让中国的天文学家为之振奋，全世界的天文学家也在紧盯着它——寄希望于这个最大的“天眼”或许能找到外星人，并解开宇宙起源之谜。也有多个国家的天文学家提交了相关研究观测计划。

　　看一眼初始的宇宙、弄清宇宙结构的形成及演化至今的过程，在天文学家眼里，大型射电望远镜是实现这一目标不可缺少的工具。

　　与世界上最大的单口径射电望远镜——美国阿雷西博射电望远镜相比，FAST将为人类带来更大的宇宙观测空间。

　　“FAST是我们国家在大射电望远镜方面的探索，由于它的大口径，能让我们看到更远的太空，由此也许能解开宇宙形成的一些奥秘，”北京师范大学天文系副系主任杨志良解释，我们现在接收到的光都是宇宙天体很多年以前发出的。如果说FAST建成了，它就能将我们探索宇宙的眼睛投射到更远的太空，大大缩短了信息传达到地球上所花费的时间。

　　另外，FAST将会使我们的观测范围涵盖从脉冲星、黑洞，到星系、暗物质和暗能量的广泛的天体物理学目标。“由此，我们也许就能探索到宇宙结构的形成及演化的奥秘。”这一众多天文人的梦想也许再过7年就将实现。

　　寻找外星文明

　　天体之间的距离是非常遥远的，人马座的比邻星是除太阳外离地球最近的一颗恒星，距离地球4.27光年，所以我们不可能发射一种能够直接到达的探测器去探索它们。而现代电子技术、无线电通信、计算机技术的迅猛发展，为天文学家们搜寻地外文明提供了一种好办法——利用射电波即无线电波寻找地外文明。

　　AST工程总工程师兼首席科学家南仁东指出，FAST对于人类寻找外星文明的梦想也有重要意义。一旦在遥远的某个星球上有智慧文明存在的话，他们活动所产生的无线电波就向外发送，有可能会传到地球。如果我们在地球上建立了高度灵敏的接收装置，就有可能接收到外星射电波，从而获得地外文明存在的证据。

　　经济发展

　　该项目落户贵州，使贵州铝厂、贵州振华集团、江南航天集团、贵州航空工业集团等企业和贵州科学院、贵州大学等科研院校有机会直接参与该项目建设。为贵阳市以全力支持国家超大型科学装置建设为切入点谋求重大发展机遇、加速提升我市科技经济水平，开辟了新渠道。对我市装备制造业、铝工业结构升级有重大意义。 一、加快提升铝工业和装备制造业的创新能力。

　　借助FAST设计和建设，实施“FAST关键材料及制品的研发及应用”项目，把我市开发的新型高强度铝合金应用于大型科学装置，助推国家科技支撑计划项目《高性能铝合金及其制造工艺技术开发》成果快速产业化和推广应用，将大大加快贵州省系列化高性能铝合金研发应用步伐，提升高性能铝材料和结构、航空航天等高科技领域的深度开发能力，锻炼、提高省、市科技人才队伍素质。 二、加快本地铝材料高新技术企业的成长和高性能高科技铝产业链的形成。

　　实施“FAST关键材料及制品的研发及应用”项目，将对贵州省铝材料工程技术研究中心的成长和升级起到强有力的推动作用，使其形成完整的“研发-中试-放大-产业化”中心线，进而加快贵阳市“铝-高性能铝合金(结构和功能材料)-军工-航空航天-高科技-关联产业”这一新型产业链的形成，解决长期以来限制贵州省铝工业结构升级的重大瓶颈，推动关联产业聚集和升级。 三、 促进我市机电行业和三大军工企业的技术进步和技术升级。

　　实施“FAST关键材料及制品的研发及应用”项目，将培育出多种以新型高强铝合金为基体的标准轻强结构件、传动件和连接件等，为机电行业和三大军工企业实现低成本技术升级创造一次重大历史机遇。