在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣的大窩凼洼地里，中國“天眼”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?座高塔，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。

中國“天眼”自2016年9月25日落成啟用以來，已發(fā)現(xiàn)279顆脈沖星，是同期國際上其他望遠鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的兩倍多；多次捕捉到極罕見的快速射電暴爆發(fā)；參與揭示的一種快速射電暴起源機制入選2020年《自然》十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)……“中國創(chuàng)造”擦亮深邃“天眼”，探求著宇宙奧秘。

大器晚成，問鼎射電望遠鏡之巔

從宇宙星辰，到基本粒子，人類的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新越來越離不開強大的科研儀器，特別是大科學(xué)裝置，與創(chuàng)新思維共同構(gòu)成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)突破的必要條件。

中國曾是世界上天文記錄最久遠、最完整的國家。在超過3 000年的時間里，連續(xù)不斷地記錄著各種天文現(xiàn)象，包括日食和月食、太陽黑子、彗星和流星、客星（新星和超新星）等。中國古代天文學(xué)家編制了100多種天文歷法，也發(fā)明了大量的天文儀器。

然而，近代以來，中國天文學(xué)跟其他科學(xué)技術(shù)一樣，大大落后于率先完成工業(yè)革命的西方國家，很多先進的儀器見都沒見過。即便在20世紀，老一輩天文學(xué)家也只能尋求與國外合作，相當于借用別人的望遠鏡，大多只能做一些邊緣課題。

工欲善其事，必先利其器。

20世紀90年代，當國際上還在為新一代大射電望遠鏡怎么建、在哪里建爭論不休時，懷著回報祖國的赤誠和描繪宇宙的初心，活躍在國際天文界的南仁東毅然回國，以他為首的中國科技工作者提出一個極富挑戰(zhàn)、近乎天馬行空的設(shè)想——建世界最大的射電望遠鏡，得到了國家支持。

“獨立自主建”“利用喀斯特地貌建”“技術(shù)不成熟就一邊研究一邊建”，南仁東等人明確了這三點后，連望遠鏡要落戶的喀斯特洼坑在哪都不知道，就開始著手準備了。

帶著幾百幅衛(wèi)星遙感圖，幾個人踏上漫漫尋址路。要給望遠鏡找個最合適、節(jié)約成本的“家”，光看遙感圖不行，只能用雙腳“丈量”。經(jīng)過反復(fù)篩選，最終在貴州省平塘縣找到了大窩凼——最適合“天眼”的深深“眼窩”。

從1994年開始選址和預(yù)研究，到2016年9月25日“天眼”落成啟用，南仁東率領(lǐng)團隊用20多年幫助中國實現(xiàn)了追趕。

“天眼”觀測的是來自遙遠天體的微弱電磁信號，要求臺址電磁干擾水平極低，必須減少常規(guī)強干擾源，控制小功率干擾源，防止噪聲背景惡化，預(yù)防偶發(fā)干擾。為了讓望遠鏡能“安靜”地仰望星空，方圓5千米核心區(qū)里數(shù)千名群眾搬離故土開啟新生活；平塘縣關(guān)閉了核心區(qū)內(nèi)及其附近的所有通信基站；羅甸縣擱置了機場項目；黔南布依族苗族自治州境內(nèi)劃出了方圓近30千米的電磁波寧靜區(qū)……一系列舉措為“天眼”筑起一道道安全運行防護網(wǎng)。

目光如炬，摘星于百億光年之外

可能有人會問，既然“天眼”2016年已落成啟用，為什么2020年1月11日才驗收呢？實際上，要實現(xiàn)科學(xué)家的各種觀測意圖，達成穩(wěn)定可靠的靈敏度，對望遠鏡來說并非易事。從世界最大到世界最靈敏，正是“天眼”三年多來一刻不停調(diào)試和試觀測的目標和成果。它的觀測范圍能企及河外星系甚至百億光年之外的宇宙邊緣。

靈敏度和分辨率是射電望遠鏡的兩大核心指標。由于星體距離地球十分遙遠，到達地球時能量微弱，靈敏度是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)暗弱天體的能力，而要想進一步看清遙遠天體的真實面貌，就要依靠分辨率。

靈敏度是“最硬的指標”，基本被望遠鏡的口徑限定死了。相比之下，分辨率則可以通過多臺相對小的望遠鏡協(xié)同配合來提高。開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡新模式，突破了傳統(tǒng)望遠鏡工程極限，采用全新設(shè)計方案、口徑更大的“天眼”，比國外同類望遠鏡的調(diào)試期更短，遠超國際慣例和同行預(yù)期。從下面的幾組數(shù)據(jù)，我們可以窺見“天眼”的身形：

大——反射面由4 450個反射單元構(gòu)成，總面積為25萬平方米，相當于30個標準足球場那么大。如果把它看成是一口盛滿水的鍋，容量夠全世界每個人分到4瓶水。

巧——30噸的饋源艙通過6根鋼索控制，可以在140米高空、206米的尺度范圍內(nèi)實時定位。

強——能看見更遙遠暗弱的天體。它1分鐘就能發(fā)現(xiàn)的星體，即使把坐標提供給百米口徑的射電望遠鏡，對方也要9分鐘才能看見。

精——500米的尺度上測量角度精確到8角秒，10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米。

“但這些設(shè)計、性能和精度不是理所當然的?！笨蒲腥藛T指出，“天眼”的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要實現(xiàn)反射面變形，對抗疲勞性能的要求極高，現(xiàn)成的鋼索實驗中都斷了，如果這個材料和工藝層面的問題不解決，整個項目就要停滯。

回憶當初的“索網(wǎng)攻關(guān)”，科研人員記憶猶新：“我們進行了可能是有史以來最系統(tǒng)、最大規(guī)模的索疲勞試驗，經(jīng)過近百次失敗，終于研制出超高耐疲勞鋼索，國際上尚無先例?！?/p>

實際上，整個團隊各個子系統(tǒng)的研制過程，幾乎都是如履薄冰。從最初以南仁東為代表的幾位科學(xué)家，發(fā)展到如今100人左右、平均年齡35歲、能獨立自主設(shè)計建造大型射電望遠鏡和同類天線的隊伍，前后4代科研工作者前赴后繼、扎根深山。

借助“天眼”超高的靈敏度，國家天文臺已經(jīng)將從未被其他望遠鏡觀測到的脈沖星的計時精度提升至世界原有水平的50倍左右，這將有可能使人類首次具備極低頻的納赫茲引力波的探測能力。

敢當“夢潮兒”的中國科學(xué)家希望，借助“天眼”進行銀河系及周邊的星際介質(zhì)巡天，全面更新脈沖星和近鄰宇宙的氣體分布圖像。一旦它發(fā)現(xiàn)重要特殊意義的天體，意味著發(fā)現(xiàn)全新的未知世界，將系統(tǒng)地拓展人類的宇宙視野。

人類只有一個天空，一個宇宙。回溯原初宇宙，揭示更多宇宙奧秘，這是我國建造“天眼”的原動力，也是終極目標。

延伸閱讀中國“天眼”

中國“天眼”，全稱“500米口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST）”，是中國獨立自主設(shè)計并建造的世界最大的單口徑射電望遠鏡。這只“觀天巨眼”設(shè)計之初便擬定了一系列科學(xué)目標，以推動全球科學(xué)家在這些科學(xué)領(lǐng)域取得新的突破。

原本除了中國“天眼”之外，世界上還有另一座可與之比肩的大射電望遠鏡——美國阿雷西博射電望遠鏡，1962年便建成投入使用。迄今為止已經(jīng)幫助全世界科學(xué)家取得了一系列重大科學(xué)成果，包括一項諾貝爾物理學(xué)獎。不過令人惋惜的是，2020年12月1日，服務(wù)天文學(xué)長達58年的阿雷西博設(shè)備因老化發(fā)生坍塌，懸吊設(shè)備平臺砸穿望遠鏡巨大反射面，最終退出歷史舞臺。如今，全球只剩下中國“天眼”一只“眼睛”了。

中國“天眼”的首要任務(wù)是進行對脈沖星的發(fā)現(xiàn)。這些脈沖星有什么用呢？脈沖星是一種非常穩(wěn)定的宇宙“星點”，它能夠穩(wěn)定并且持續(xù)性地發(fā)出信號，而我們可以根據(jù)脈沖星的這個特點，建立宇宙導(dǎo)航系統(tǒng)，而宇宙導(dǎo)航系統(tǒng)是人類未來進入太空的重要“突破口”。同時，中國“天眼”還有一個大家比較關(guān)心的任務(wù)，那就是進行地外生命的搜尋，這是一個非常具有科學(xué)挑戰(zhàn)的任務(wù)。中國“天眼”能夠看穿137億光年，如果在這個區(qū)域內(nèi)有地外生命發(fā)出信號，那么它都能夠接收到。