500米口徑球冠狀主動反射球面射電望遠鏡。

在經歷了22年從構想、預研、開工建設到反復調試的過程后，2016年9月，“500米口徑球冠狀主動反射球面射電望遠鏡”（英文簡稱FAST）項目工程正式啟用。

該項目預計在啟用5年內達到最優(yōu)目標，實現(xiàn)大天區(qū)面積、高精度的天文觀測，其科學目標包括巡視宇宙中的中性氫、觀測脈沖星、探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號等。

“中國天眼”FAST

在貴州省黔南布依族自治州平塘縣的“大窩凼”洼地里，F(xiàn)AST猶如一口銀白色的“鍋”，矗立在群山之間，陽光照射在鋁制面板上格外耀眼?！按箦仭彼闹軜淞⒅咚?，通過幾十米長的鋼索將頗似“宇宙飛船”的饋源艙吊在半空中。

據官方數(shù)據顯示，F(xiàn)AST的口徑達500米，球反射面半徑300米，有效照明口徑300米，工作頻率為70MHz～3GHz，靈敏度(L波段)為2000m2/K，觀測換源時間小于10分鐘，跟蹤精度8角秒。

FAST工程總工藝師王啟明稱，F(xiàn)AST是國際射電望遠鏡“大而精”的代表，作為世界最大的單口徑望遠鏡，F(xiàn)AST將在未來10至20年保持世界一流設備的地位。

FAST主動反射面由4450塊反射面板單元組成，面積約25萬平米，近30個標準足球場大??；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“阿雷西博”305米望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍。

FAST取代“阿雷西博”，成為新的射電望遠鏡之王，它不僅將在尺寸規(guī)模上創(chuàng)造單口徑射電望遠鏡的新世界紀錄，而且在靈敏度和綜合性能上，也將登上世界的巔峰。

在FAST工程測量與控制系統(tǒng)總工朱麗春看來，F(xiàn)AST讓人震撼的不僅是“大”，還有它的“精”。朱麗春說，當FAST觀測天體時，會隨著天體的方位變化。對于精度的考究，依舊苛刻到了極致，處處都是毫米級的精度要求：天線的精度是3毫米；每個小面板的制造精度是1.5毫米。

專家表示，F(xiàn)AST有2000多個液壓促動器通過伸縮，實現(xiàn)反射面精確變位；六條10余米長的鋼索，誤差不超過1毫米；饋源艙位移精度控制在10毫米……

天文科學應用價值巨大

FAST在國家重大需求方面有重要應用價值。把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊數(shù)據下行速率提高100倍。脈沖星到達時間測量精度由120納秒提高至30納秒，成為國際上最精確的脈沖星計時陣，為自主導航這一前瞻性研究制作脈沖星鐘。進行高分辨率微波巡視，以1Hz的分辨率診斷識別微弱的空間訊號，作為被動戰(zhàn)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(tǒng)，提供高分辨率和高效率的地面觀測；跟蹤探測日冕物質拋射事件，服務于太空天氣預報。

FAST作為一個多學科基礎研究平臺，有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣，觀測暗物質和暗能量，尋找第一代天體。能用一年時間發(fā)現(xiàn)約7000顆脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質結構與物理規(guī)律；有希望發(fā)現(xiàn)奇異星和夸克星物質；發(fā)現(xiàn)中子星——黑洞雙星，無需依賴模型精確測定黑洞質量；通過精確測定脈沖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(fā)現(xiàn)高紅移的巨脈澤星系，實現(xiàn)銀河系外第一個甲醇超脈澤的觀測突破；用于搜尋識別可能的星際通訊信號，尋找地外文明等等。

FAST研究涉及了眾多高科技領域，如天線制造、高精度定位與測量、高品質無線電接收機、傳感器網絡及智能信息處理、超寬帶信息傳輸、海量數(shù)據存儲與處理等。FAST關鍵技術成果可應用于諸多相關領域，如大尺度結構工程、公里范圍高精度動態(tài)測量、大型工業(yè)機器人研制以及多波束雷達裝置等。FAST的建設經驗將對我國制造技術向信息化、極限化和綠色化的方向發(fā)展產生影響。

FAST的發(fā)現(xiàn)成果

2018年10月10日，F(xiàn)AST首批成果新聞發(fā)布會在中國科學院國家天文臺舉行。國家天文臺臺長嚴俊介紹了FAST工程竣工一年來的各項工作進展。

FAST探測到數(shù)十個優(yōu)質脈沖星候選體，經國際合作，有兩顆脈沖星已通過系統(tǒng)認證，一顆編號J1859-0131（又名FP1-FAST pulsar #1），自轉周期為1.83秒，據估算距離地球1.6萬光年；另一顆編號J1931-01（又名FP2），自轉周期0.59秒，據估算距離地球約4100光年。兩顆脈沖星分別由FAST于今年8月22日和25日在南天銀道面通過漂移掃描發(fā)現(xiàn)。

自FAST啟動至2018年5月，共發(fā)現(xiàn)51顆脈沖星候選體，其中有11顆已被確認為新脈沖星。