[科普中國]-FAST即將竣工 帶你看觀天巨眼

六月以來，美國天文界哀音縷縷，305米口徑的阿雷西博（Arecibo）——全球現(xiàn)役最大球面射電望遠鏡，因為經費不足，恐遭關閉之虞。而與此同時，中國天文界凱歌高奏，500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），在7月3日就將拼好最后一塊反射面板，坐穩(wěn)球面射電望遠鏡的頭把交椅。老炮唱罷，新腕登場，河東河西的輪轉，或許憑此可見一斑。

（阿雷西博望遠鏡）

（FAST）
十幾年籌備，五年半施工，這口金屬大鍋從科學家的大腦到貴州省的山坳，已經淵默如海地孕育了二十多年。今年九月，修滿出山，巨鼎開鍋，鋪天蓋地的宇宙電磁波就要涮起來了。這部長篇的斷章誰都略曉一二，不過你想不想趕在九月竣工，媒體再次蜂擁前，給飯局提供一些更加有形有款，有里有面的談資呢？比如： ·FAST是最大的射電望遠鏡嗎？ ·FAST即將拼好的“主動反射面”究竟是什么？如何極富創(chuàng)意？ ·除了科研價值，大型天文工程還能為普通民眾帶來哪些好處？ 好了，聊完這三點，你在飯局上的知性達人形象估計就基本樹立了。閑言少敘，錦囊如下。
是最大的，也不是最大的 按口徑尺寸給望遠鏡排座次，評出最大，以示博識，此舉在飯局上確實頗受垂青。然而，萬一又有人人云亦云地說“FAST是全世界最大的射電望遠鏡”，甚至加上一句，“之前最大的是阿雷西博”，坐在角落里的你，千萬不要忘了補刀。 你只需幽幽地說：“其實，最大的單個射電望遠鏡是前蘇聯(lián)的RATAN-600，直徑576米?！辈贿^，也別忘加上一句：“當然，F(xiàn)AST是球面射電望遠鏡里最大的?！?不同種類的望遠鏡，各有最大。有時話說快了容易忽略種類限定，專業(yè)人士都難免。RATAN-600是十分罕見的帶形射電鏡，非主流，影響小，但口徑確實夠大。FAST和阿雷西博也是少見的球面射電鏡，但主流，影響大。更多的射電鏡是拋面的，口徑要小不少，最大的綠岸（Green Bank）也只有110米。
（RATAN-600）
（綠岸望遠鏡）
除了這些探測無線電射電鏡，還有探測可見光的光學鏡，口徑就更小了。此外，單個望遠鏡還能被連起來，綜合數(shù)據(jù)，組成陣列，形成一個虛擬的超大望遠鏡。這種陣列，有些縱橫寰球，形成的虛擬鏡，比起RATAN-600，又大得不可以道里計。

（望遠鏡陣列）
各類望遠鏡各有專攻，口徑和性能并不完全相關，名垂天文史冊的望遠鏡也不一定是當時最大的。 總之，錦囊之一：FAST不是最大的射電望遠鏡，但是最大的球面射電望遠鏡。
一個巨碗，滾在一口大鍋里 找一個山谷，架起一口鍋，在金屬的巨耳里，聽宇宙的呼吸。這些話拿到飯局上聊，似乎已經缺乏燃點。誰沒看過《007·黃金眼》、《超時空接觸》，甚至《異種》之流的香艷科幻片呢？阿雷西博望遠鏡架在波多黎各的青山翠谷中，已經五十余年，路人皆知。FAST有什么，不就是一口大了200米的鍋？ 不，不止于大，坐在角落里的你一定要說：“那口鍋是死的，這口鍋能動?！?同樣是在大圓坑邊豎起圈梁，掛下支撐索網，再在索網上鋪設幾千塊反射板，形成一個半球面。

（FAST的圈梁）

（FAST的支撐索網）

（FAST的反射面板拼接進行中）

（FAST的反射面板拼接完成）
然而，阿雷西博的球面不能動，但FAST的能。 這有什么區(qū)別嗎？ 區(qū)別很大。拋面不同于球面：電磁波平行入射進來，拋面將其聚于一點，球面卻只能聚于一線。而只有聚焦處，才能用饋源接收信號。 于是，不能動的阿雷西博先用了一根巨棍狀的饋源，沿焦線接收，效果不佳，后來升級為穹頂狀的饋源，通過復雜的光路，將焦線間接聚為焦點接收，效果不錯，卻足有好幾百噸重。

（《007·黃金眼》中阿雷西博的棍狀饋源）

（《超時空接觸》中阿雷西博的穹頂狀饋源）
這種麻煩，F(xiàn)AST沒有，因為FAST的球面下，有一套精妙的促動器系統(tǒng)，像從地面生出的2000多只大手，拉動支撐索網，也就拉動了反射板，讓500米直徑的球面各處，都可以局部變形為300米直徑的拋面。

（FAST的促動器）
于是，F(xiàn)AST動起來了，眼觀六路，視角不小，而且接收信號輕松很多，只用一個30噸重的小饋源就好。

（FAST的紅頂饋源）
此即所謂“主動反射面”技術，世所未見，是FAST的三大自主創(chuàng)新之一。 總之，錦囊之二，套用FAST項目科學家的名言：“主動反射面”，就是讓一個300米的碗，滾在一口500米的鍋里。
英雄遲暮，美人初妝 美人初妝的FAST尚未登場，科學家早已興沖沖地告訴你：有了它，我們可以探測脈沖星、中性氫、黑洞吞噬小天體，探索星體演化、宇宙起源、外太空智能生命，還能和遍布祖國各地的其它射電鏡組成陣列，形成虛擬的超大望遠鏡…… 可是等等，飯局上肯定有人說：“除了外星人，都聽不懂，這些大型天文工程，到底和我們這些平頭百姓有什么關系？” 不妨再看看英雄遲暮的阿雷西博吧。它發(fā)現(xiàn)雙脈沖星，間接驗證引力波，榮膺諾貝爾獎，以及更多天文學的豐功偉績姑且不提，多少激動過普通人心靈的電影、劇集、唱片、旅行圖冊都借助了它史詩般的恢弘，已不勝枚舉。 如今資金難覓，阿雷西博面臨退役，極端 意見甚至包括爆破炸毀。在波多黎各，無數(shù)曾因它改變人生軌跡的年輕學生為此痛心，一個在阿雷西博城長大的非專業(yè)人士說：“我長大的過程中，一直知道，城南的山里，有偉大的科學正在完成?！?它是一個國家的靈感和驕傲。 總之，錦囊之三：相信這也是FAST將帶給我們每個人的。