清晨拍攝的“中國天眼”全景。　新華社發

　　貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣大窩氹窪地，層巒疊嶂，翠林如海。被譽為(wei) “中國天眼”的500米口徑球麵射電望遠鏡（FAST）坐落在群山環抱之中，像地球上的一隻巨眼，靜靜凝望天空，探尋百億(yi) 光年之外的射電信號。

　　科學家曾詩意地形容，半個(ge) 多世紀以來，人類接收到的宇宙信號的力量還不足以翻起一頁紙，遙遠的信號像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的耳朵就分辨不出來。他們(men) 期待用更強有力的工具觀測來自遙遠星河的信息。

　　自2020年1月對國內(nei) 開放運行以來，借助全新的設計思路、得天獨厚的位置以及突破了天文望遠鏡百米工程的極限，“中國天眼”迄今已發現300餘(yu) 顆脈衝(chong) 星，並在快速射電暴等研究領域取得重大突破。今年3月31日，這一具有我國自主知識產(chan) 權的重大科研基礎設施又正式向全世界的天文學家發出邀約，一同打撈宇宙中更多的“漂流瓶”。

　　看宇宙的“大眼睛”

　　站在觀景台向下俯瞰，依托喀斯特地區“天坑”而建、直徑達500米的大科學裝置形似一口銀色“大鍋”，架在周圍6座高度超過百米的支撐塔上。

　　FAST首席科學家李菂介紹說，該裝置是目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡，它的觀測能力是德國波恩100米望遠鏡的10倍，是美國阿雷西博300米望遠鏡的2.25倍。

　　大科學裝置的表麵共有4500塊三角形主動反射麵，它的設計目標，是要把覆蓋30個(ge) 足球場大的信號聚集在一顆小藥丸大小的空間裏，否則就難以監聽到宇宙中微弱的射電信號。這個(ge) “小藥丸”就是饋源，放在饋源艙內(nei) ——類似一個(ge) 收集衛星信號的喇叭式裝置，稱得上是世界最精貴的接收器。

　　就像水手扯動纜繩控製風帆的方向，FAST通過拉扯鋼索網來使天線鍋變向，這就要靠與(yu) 鋼索網相連的2000多個(ge) 小電機來控製完成。整個(ge) 變向過程，由激光定位係統校準。懸空的饋源艙重達30噸，被6條400多米的鋼索吊起，移動範圍可達200米。鋼索網、饋源艙接收器，每一部分的位移都要控製在毫米級，大科學裝置才能正常工作。

　　在風勢較大時候，人們(men) 能聽到整個(ge) FAST發出的陣陣悅耳“風鈴聲”——那是它的反射單元震動發出的低頻聲響。在看不見的地下，還埋藏著超過10萬(wan) 根光纖，為(wei) 數據傳(chuan) 輸提供保障。

　　FAST的誕生可以追溯到上世紀90年代，天文學家南仁東(dong) 提出要建設中國自己的巨型射電望遠鏡。1994年，選址工作正式開始。南仁東(dong) 和團隊用12年時間，對照著300多張地圖，走遍我國西南地區1000多個(ge) 窪地，終於(yu) 選定了擁有天然石灰岩溶地形、大小合適、人跡罕至的貴州省平塘縣，讓大科學裝置在此“安家落戶”。

　　大科學裝置的建造過程艱苦卓絕。科研人員和建設者們(men) 住在板房裏，室內(nei) 沒有熱水，沒有洗手間，室外全是土路。即使鋪好了路，也會(hui) 被來往的重型卡車壓垮。

　　2016年9月19日，FAST係統聯調成功。調試團隊第一次利用整體(ti) 係統探測到人類此前發現的首顆脈衝(chong) 星信號，這意味著裝置可以正常運作。李菂感歎，看著FAST一步步從(cong) 設想變為(wei) 現實，真的是奇跡。

　　2017年8月27日，團隊首次實現了對特定目標的跟蹤觀測，並穩定地獲取了目標源射電信號，這意味著FAST的“眼珠”可以轉動了，也標誌著望遠鏡最具難度、最具風險的功能性調試完成了。

　　“之後，FAST就可以克服地球的自轉，對天體(ti) 目標源進行跟蹤觀測。望遠鏡的靈敏度不僅(jin) 與(yu) 接收麵積有關(guan) ，還與(yu) 跟蹤時間有關(guan) 。就像人的眼睛一樣，隻是掃視一下的話，隻能看個(ge) 大概輪廓。如果想看清細節，就需要對著目標仔細端詳。這也是裝置最重要的一個(ge) 功能。”FAST總工程師、中科院國家天文台研究員薑鵬說。

　　具備多領域超強“發現力”

　　“嘀—嘀—嘀”，顯示屏上，代表聲波的曲線有節奏的起伏。李菂說，這是FAST發現的第一顆脈衝(chong) 星，研究者根據真實的脈衝(chong) 信號強度轉換成音頻與(yu) 動態圖像，可以更真切地感受脈衝(chong) 星信號的規律性。

　　脈衝(chong) 星是一種高速自轉的中子星，具有極高的磁場和密度。它的自轉周期精確穩定，輻射出的電磁波可以看作是如同脈搏般的脈衝(chong) 信號。因此，脈衝(chong) 星被比作“宇宙的時鍾”，其準確的時鍾信號為(wei) 引力波探測、航天器導航等重大科學及技術應用提供了理想工具。脈衝(chong) 星作為(wei) 大質量恒星坍縮後超新星爆發的產(chan) 物，對於(yu) 研究超新星爆發等宇宙現象也相當重要。

　　2017年10月10日，FAST公布了第一個(ge) 天文發現：一顆周期為(wei) 1.9秒的脈衝(chong) 星，距離地球有1.6萬(wan) 光年。“那一天是我一生中印象最深的一天，就好像孕育了很久的孩子出生了一樣。”李菂說。

　　2018年2月，大科學裝置探測到有史以來最暗弱的毫秒脈衝(chong) 星。實際上，這顆脈衝(chong) 星被地球上很多天文望遠鏡“看”了多次卻都沒有“發現”，充分證明了FAST在靈敏度方麵的優(you) 勢。

　　從(cong) 首次發現新脈衝(chong) 星，到試運行結束公布發現100餘(yu) 顆脈衝(chong) 星，再到一舉(ju) 突破300顆……FAST所發現的脈衝(chong) 星數量，在全球脈衝(chong) 星搜索團隊行列中首屈一指，成為(wei) 脈衝(chong) 星發現的重要貢獻者。

　　快速射電暴是科學研究的前沿領域，其持續時間隻有千分之一秒，但卻能釋放太陽一天甚至一年輻射的總能量。2017年，美國康奈爾大學科學家利用阿雷西博望遠鏡發現第一個(ge) 重複的射電暴，從(cong) 而找到了對應星係。兩(liang) 年後，FAST再次捕捉到了這個(ge) 重複的快速射電暴，並持續探測到其一個(ge) 多月的活躍爆發，獲取了迄今為(wei) 止最大的快速射電暴事件集合。

　　2021年1月，團隊又有新發現，利用2018年的數據找到了4個(ge) 新的快速射電暴。“假設宇宙誕生於(yu) 大爆炸時期，到目前為(wei) 止，可以分成幼年、少年、青年、中年4個(ge) 階段。FAST此次發現的四個(ge) 快速射電暴都是在宇宙的少年時期，這使得我們(men) 在探索宇宙起源方麵更進一步了。”李菂說。

　　“兩(liang) 暗一黑三起源。”這是天體(ti) 物理領域的一句俗話，用來形容天文望遠鏡的科學使命。“兩(liang) 暗”是指暗物質和暗能量，“一黑”是黑洞，“三起源”則是天體(ti) 、宇宙和生命的起源。科學家介紹說，除了作為(wei) 核心科學目標的搜尋、發現脈衝(chong) 星，FAST在很多領域都具備超強“發現力”，它可以驗證很多科學規律，在引力理論、星係演化、恒星、行星乃至物質和生命的起源等方麵，都具備突破的潛力。它的使命還包括高效率地開展對地外生命的探索，尋找“外星人”是否存在的答案。

　　成為(wei) 探索宇宙的“世界舞台”

　　北京時間2021年3月31日零點，FAST向全世界天文學家發出邀約，征集觀測申請。所有國外申請項目統一參加評審，評審結果將於(yu) 今年7月20日公布，觀測時間將從(cong) 8月開始。

　　中科院國家天文台有關(guan) 負責人表示，FAST向世界全麵開放，彰顯了中國與(yu) 國際科學界充分合作的理念。在開放合作中，中國的科學重器將更好地發揮效能，促進重大成果產(chan) 出，為(wei) 全人類探索和認識宇宙作出貢獻。

　　李菂介紹說，早在項目立項時，就確立了拓展人類宇宙視野的初衷，將向全球科學家開放。科學家申請使用FAST需要同行評審，根據項目建議書(shu) 進行打分，再由時間分配委員會(hui) 進行時長分配。預計將有10%的觀測時間分配給國外科學家。觀測申請的研究領域不做限製，但科學界普遍關(guan) 心的項目將被優(you) 先考慮，如多科學目標漂移掃描巡天、中性氫星係巡天、銀河係偏振巡天、脈衝(chong) 星測時、快速射電暴觀測等。

　　曆經多年建設發展，FAST從(cong) 無到有，逐漸成長為(wei) 科學家探索宇宙的“世界舞台”。

　　“在FAST建成以前，世界上沒有任何一座大型天文望遠鏡可以同時觀測原子氫氣的成像和脈衝(chong) 星的搜索。”利用大科學裝置，李菂和團隊設計了多科學目標同時巡天，實現在一次觀測中同時進行氣體(ti) 成像、搜索氣體(ti) 星係、捕捉脈衝(chong) 星和快速射電暴。團隊預期成果能得到1000顆新脈衝(chong) 星、50萬(wan) 個(ge) 新星係、100億(yi) 個(ge) 三維像素點的中性星和50個(ge) 新的快速射電暴。“多科學目標同時巡天將使得我們(men) 的科學產(chan) 出效率極大提高。”

　　“南仁東(dong) 老師曾經說過，FAST既代表著科學家們(men) 在射電天文這個(ge) 領域的雄心壯誌，也是中國天體(ti) 物理和天文科學從(cong) 追趕到超越的一次努力。”李菂說，未來兩(liang) 年，FAST將致力於(yu) 發現人類已知最遠的脈衝(chong) 星，將參與(yu) 低頻引力波的探測，逐步地揭示宇宙中氣體(ti) 、星係的成分……圍繞自身的科學目標，FAST的嚐試才剛剛開始。“好奇心是科學家的樂(le) 趣，更是人類生存的必需。不停探索未知的宇宙奧秘，會(hui) 取得更多我們(men) 現在還想象不到的成果。”