中國天眼再升級：FAST核心陣開啟新征程

作者：段躍初 黃湘紅

在浩瀚的宇宙探索之路上，中國始終以堅(jiān)定的步伐前行，而中國天眼FAST無疑是其中最為璀璨的一顆明星。2024年9月25日，在中國天眼FAST建成八周年之際，一項(xiàng)具有重大意義的工程——FAST核心陣試驗(yàn)樣機(jī)建設(shè)正式啟動(dòng)，為我國的天文觀測事業(yè)帶來了新的希望與機(jī)遇。

中國天眼FAST，作為世界最大單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，自建成以來就以其卓越的性能和驚人的觀測能力震撼著世界。它的綜合性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平，在脈沖星、快速射電暴、納赫茲引力波等領(lǐng)域取得了多項(xiàng)重要原創(chuàng)性成果。然而，科研的腳步從未停歇，為了進(jìn)一步提升FAST的科學(xué)觀測能力，保持其領(lǐng)先的科學(xué)優(yōu)勢，科研團(tuán)隊(duì)精心謀劃了FAST核心陣這一創(chuàng)新方案。

FAST核心陣是充分利用FAST周邊5公里內(nèi)的優(yōu)良電磁環(huán)境優(yōu)勢，建設(shè)24臺40米口徑全可動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡與FAST組成綜合孔徑陣。這一方案的提出，既展現(xiàn)了科研團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新思維，也體現(xiàn)了他們對更高科學(xué)目標(biāo)的不懈追求。中國科學(xué)院國家天文臺副臺長、FAST運(yùn)行和發(fā)展中心主任姜鵬指出，相對于500米口徑球面望遠(yuǎn)鏡而言，40米口徑的射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)本身難度并不大，但要實(shí)現(xiàn)與大口徑的FAST組網(wǎng)觀測的效果，卻面臨著兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題。

其一，是高性能的常溫接收機(jī)。這是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诖酥?，科研團(tuán)隊(duì)從未涉及過此類接收機(jī)的研發(fā)。常溫接收機(jī)的性能直接關(guān)系到觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，因此，研發(fā)出高性能的常溫接收機(jī)成為了FAST核心陣建設(shè)的關(guān)鍵之一。其二，是綜合孔徑的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。尤其是不同孔徑望遠(yuǎn)鏡配在一起的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在國內(nèi)目前尚無特別成熟的經(jīng)驗(yàn)。這就需要科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行深入的研究和技術(shù)突破，以確保FAST核心陣能夠高效、準(zhǔn)確地運(yùn)行。

FAST核心陣的建設(shè)將帶來諸多重大意義。中國科學(xué)院國家天文臺研究員、FAST運(yùn)行和發(fā)展中心首席科學(xué)家朱煒瑋介紹，相較于在運(yùn)行的百米口徑射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST的靈敏度要高一個(gè)數(shù)量級，但分辨率與國際一流的陣列望遠(yuǎn)鏡相比卻要低很多。而通過在FAST周圍增加輔助的望遠(yuǎn)鏡，組成核心陣，就相當(dāng)于把FAST變成了一個(gè)口徑很大的望遠(yuǎn)鏡，雖然這個(gè)口徑很大的望遠(yuǎn)鏡里面只有一些很小的地方是真的有鏡子，但卻可以極大地提高其分辨能力，使其擁有更好的成像能力。

FAST核心陣將有效提升觀測分辨率和成像能力，這對于天體物理學(xué)研究具有重大價(jià)值。它將在引力波事件、快速射電暴、伽馬射線暴、超新星、黑洞潮汐瓦解事件等方面發(fā)揮重大作用。例如，在引力波事件的觀測中，高分辨率的觀測可以幫助科學(xué)家更準(zhǔn)確地定位引力波源，深入研究引力波的產(chǎn)生機(jī)制和傳播特性。在快速射電暴的研究中，清晰的成像能力可以讓科學(xué)家更好地了解快速射電暴的起源和演化過程。

除了天體物理學(xué)研究，F(xiàn)AST核心陣還可以在近地天體預(yù)警、深空衛(wèi)星通訊等深空探測領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在近地天體預(yù)警方面，高分辨率的觀測可以提前發(fā)現(xiàn)可能對地球造成威脅的近地天體，為人類的安全提供保障。在深空衛(wèi)星通訊領(lǐng)域，F(xiàn)AST核心陣可以作為強(qiáng)大的通訊中繼站，提高深空衛(wèi)星通訊的質(zhì)量和穩(wěn)定性，為我國的空天領(lǐng)域起到重要的戰(zhàn)略支撐作用。

總之，F(xiàn)AST核心陣的建設(shè)是中國天文觀測事業(yè)的又一重大里程碑。它不僅體現(xiàn)了我國在科技創(chuàng)新方面的實(shí)力和決心，也將為人類探索宇宙奧秘、推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。在未來的日子里，我們期待著FAST核心陣能夠順利建成并投入使用，為我們帶來更多的驚喜和發(fā)現(xiàn)。讓我們共同見證中國天眼在宇宙探索之路上的新輝煌，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢貢獻(xiàn)更多的智慧和力量。