為何在深山裏建中國“天眼”？ 專家解密創新點

中國“天眼”。代傳付攝 平塘縣外宣辦供圖

中新網黔南11月5日電(記者 宋宇晟)有着超級“天眼”之稱的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)9月在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣的喀斯特窪坑中落成。中科院國家天文台台長嚴俊曾公開表示，“利用天然的喀斯特窪坑作為台址，窪坑內鋪設數千塊單元組成冠狀主動反射面，採用輕型索拖動機構和並聯機器人實現接收機高精度定位，這是中國‘天眼’的三大自主創新”。今日，FAST總工藝師王啓明向媒體解密了中國“天眼”的三大創新點。

第一個創新點是“利用天然的喀斯特窪坑作為台址”。王啓明一句話就説中了不少人心中的疑問。“大家可能會覺得，為什麼我們要做深山裏做‘天眼’，是不是在其他地方挖一個坑也可以。”

他解釋稱，“但如果是人工挖的坑，一下雨就變成水庫了”。

FAST項目選址科研團隊負責人宋建波也曾在接受媒體採訪時表示，山體裏的水系統對望遠鏡的“人身安全”意義重大，一旦“窩”底的排水系統堵塞，山體中的水將無法流入地下暗河，望遠鏡就有被淹沒的危險。

500米口徑大射電望遠鏡建設地——克度大窩凼。平塘縣外宣辦供圖

記者查閲平塘縣人民政府網站，雖然中國“天眼”所處的平塘縣雨量充沛，但當地的喀斯特地貌恰恰具備岩石透水性。王啓明表示，此處的天然喀斯特地貌正利於排水，雖然貴州黔南雨水豐沛，但這裏下雨一般不會存水。

在FAST之前，世界上最大的射電望遠鏡是美國的阿雷西博(Arecibo)300米口徑射電望遠鏡。該望遠鏡是固定望遠鏡，不能轉動，只能通過改變天線潰源的位置掃描天空中的一個約20°的帶狀區域，而FAST的球冠張角達到110°-120°。

FAST的反射面系統由支撐塔、索網結構和反射面面板等部分組成。王啓明曾表示，FAST工程的索網結構可以隨着天體的移動變化，帶動索網上的4450個反射單元，在射電源方向形成300米口徑瞬時拋物面，從而極大地提升觀測效率。而主動反射面讓“中國天眼”擁有更廣的觀測範圍。“結構雖然複雜了，但是我們輕量化了，所以成本大大降低了。”他説。

中國“天眼”夜景。平塘縣外宣辦供圖

饋源艙是FAST接收和回傳信號的最核心部件，整個射電望遠鏡的反射面所接收到的全部宇宙信號，都靠它來收集。中國“天眼”在該核心部件中也進行了創新。

建造於上世紀60年代的美國阿雷西博望遠鏡的饋源平台重達1000多噸，幾乎等於用固定軌道把平台架設在半空，這樣的設計有利於饋源的定位，卻縮小了觀測角度。

王啓明説：“如果我們按照阿雷西博的方案，我們500米望遠鏡，饋源平台重量至少會達到幾千噸。這樣重的大傢伙掛在空中，成本相當大了。”他表示，中國“天眼”採取了輕型索支撐饋源平台方案，把饋源艙減重到30噸。

國家天文台副台長鄭曉年也曾對媒體表示，中國“天眼”覆蓋天頂角是美國阿雷西博望遠鏡的兩倍，並通過並聯機器人二級調整，最終在降低建造成本的同時，實現毫米級高精度定位。

王啓明還透露，中國“天眼”中還有很多是有自主知識產權的，而這些“都由國內頂級企業建造完成”。(完)

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