黔山深處的世紀工程

蔣葉俊

在科幻大片中，“外星人”是一個永恒的主題，《終結者》、《星球大戰》、《長江七號》、《阿凡達》、《變形金剛》……人類窮盡自身的思維，想象著外星人的一切可能。

外星人真的存在嗎？

或許在不久的將來，FAST能夠回答這個問題。

在貴州黔南州的深山中，一個世紀工程即將橫空出世。FAST，即500米口徑球面射電望遠鏡（Five hundred meters Aperture Spherical Telescope）代表著中國天文最高科技水平，也寄托著中國天文學發展的希望。整個項目預計將在2016年建成。建成之后，FAST將超越美國305米口徑的阿雷西博（即“Arecibo”）望遠鏡，成為全球最大的單口徑射電望遠鏡。

“尋找外星人是一個嚴肅的科學話題。”據FAST項目相關負責人介紹，在整個項目建設過程中，社會大眾關注最多的話題就是FAST能不能在尋找地外文明方面實現突破。“FAST將領先世界射電觀測水平幾十年，具有更高的分辨率、靈敏度，能傾聽更遙遠的宇宙之聲，尋找地外文明理所當然是其重要任務之一。”

除了探測地外文明，作為一個多學科基礎研究平臺，FAST還將在宇宙大尺度物理學、物質深層次結構和規律等眾多基礎研究領域提供發展和突破的機遇，推動中國高科技領域的發展。

中國科學院國家天文臺FAST工程總工程師兼首席科學家南仁東表示，FAST 將“為我們的科學家提供高靈敏度的天文設備，帶來更多的前沿突破的機遇。”

對于項目所在地貴州來說，也許尋找到外星人只是小概率事件，依托FAST集聚高端人才、帶動當地旅游文化產業發展才是眾之所望。

世紀工程應運而生

大多數社會民眾了解FAST項目是在2011年該項目正式開工建設之后，但事實上FAST是一個跨世紀的工程，其誕生與國際合作的SKA（“平方公里射電陣列”的英文簡稱）項目有著直接關系。早在上個世紀末，FAST項目的選址、可行性研究就已經開始。

1993年國際無線電聯大會上，包括中國在內的10國天文學家提出建造SKA的倡議，希望在電波環境徹底毀壞前，回溯原初宇宙，解答天文學中的眾多難題。

為爭取SKA項目落戶中國，中國提出了利用貴州喀斯特洼地，建造球反射面即阿雷西博型天線陣的喀斯特工程概念。500米口徑球面射電天文望遠鏡——FAST正是在這種時代背景下被提出，臺址確定在貴州省黔南州平塘縣克度鎮金科村的大窩凼洼地。

雖然中國的SKA方案最終未能勝出，但FAST作為一個獨立研制的單元并未擱淺。“FAST擁有獨立于SKA存在的意義，也就是說，現在我們的FAST不為SKA而建。”FAST工程副經理、黔南州副州長彭勃說。

迄今，世界最大的射電望遠鏡仍然是美國波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡，該望遠鏡在過去半個世紀在天文探測方面可謂出盡風頭，為美國的科學家在科學研究上帶來了很多便利。

1974年，美國科學家泰勒和赫爾斯利用阿雷西博射電望遠鏡發現了第一個射電脈沖雙星系統PSR1913+16，并實現了上千次的觀測，給出了引力波存在的堅決證據，最終獲得了1993年的諾貝爾獎。阿雷西博射電望遠鏡被評價為20世紀十大科技工程榜首，甚至排在了耗資百億的阿波羅登月工程之前。

作為未來全球最大的單口徑射電望遠鏡，FAST不僅備受關注，而且被寄予厚望。對于射電望遠鏡來說，接收面積是天文望遠鏡最重要的綜合能力參數，FAST擁有等同于30個足球場大的接收面積，這將極大提高其綜合性能。與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，FAST靈敏度提高約10倍;比之阿雷西博望遠鏡，FAST的綜合性能提高約10倍。

在未來20—30年，FAST將保持世界一流設備的地位。專家表示，作為世界第一的單口徑射電望遠鏡，FAST將聚焦全球科學家的目光，并極有可能從這里走出中國在科學界的諾貝爾獎。

FAST的確令人充滿期待，不過從理念到最終破土動工，過程卻是異常艱辛。一個世界級重大科學工程與一般的土木工程不同，需要更長時間的進行科學研究、技術攻關，美國的哈勃望遠鏡從最初提出設想到發射升空歷經了半個世紀，新一代的詹姆斯望遠鏡更是一波三折，一度面臨巨額預算超支，關鍵技術瓶頸等問題。 FAST項目的實施也是一個不斷挑戰難題的過程。

由中國科學院國家天文臺主持，FAST工程的預研究歷時13年，全國20余所大學和研究所的百余位科技骨干參加了此項工作。整個項目被分解成若干個課題組，不同的領域專家進行技術研究實驗。從1993年提出設想到2011年正式開工建設，將近20年的過程中，FAST在主動反射面、光機電一體化饋源等關鍵領域實現了創新性突破，為FAST的建設提供了堅實的科技基礎，而這其中凝結了眾多國內科學家的心血和國際科學家的支持。

“雖然這些科學家并不在FAST現場工作，但他們為這個項目貢獻了大量智慧和精力，可以說是舉全國科學界之智。”彭勃說。

FAST將產生巨大溢出效應

在黔南平塘大窩凼的群山中，10個工作隊正在緊張有序的建設著FAST這個世界矚目的天文工程。遠遠望去，整個FAST就像一個巨大的漏斗，而這里將架起代表中國天文最高科技水平的科學巨觀。

FAST項目建成后，除了進行天文觀測、實現其科學價值之外，還將為貴州尤其是項目所在地帶來巨大的經濟社會效應。邊遠閉塞的黔南喀斯特山區將變成名副其實的國際天文學術中心，成為把貴州展現給世界的新窗口。以FAST為主體的天文科普基地將推進我國西部、甚至全國的科普工作為科教興國的長遠戰略目標服務。同時，FAST也將成為高科技人才等資源聚集的洼地，并帶動當地旅游文化產業的發展。

“世界第一的品牌，不用宣傳也會吸引科學家和天文愛好者的目光。”彭勃介紹，目前世界上尚沒有任何一個國家有建設比FAST更大射電望遠鏡的規劃，“世界第一”就是最好的宣傳名片，這個項目已經吸引了全球的目光，并開始帶動產業文化發展，形成了聯動效應。

據不完整統計，在無任何宣傳情況下，每年來阿雷西博天文臺參觀游客約13萬人，至少帶來5000萬美元以上收入。依托國際射電天文望遠鏡項目，黔南州已啟動平塘國際射電天文科普文化園建設的前期工作。該產業園已被貴州省委、省政府確定為全省“十大文化產業園”之一，將著力推進天文科研教育基地建設，配套建設好天文科普、旅游開發、周邊小城鎮設施，力爭將FAST綜合配套服務區建設成為天文學研究的國際開放門戶、全球射電天文學術交流中心、世界天文科技旅游中心、中外天文學及相關學科人才培養基地等為一體的文化產業園。

不過，專家認為，雖然FAST擁有世界領先水平，但只有不斷的產生科學數據、產生重大發現，FAST才有活力、價值，如果拿不到科學數據，影響力勢必下降。“這需要政府在配套管理方面做好服務。”

項目相關負責人表示，FAST能不能最終成為國際天文學的一個中心，能不能帶來科技、旅游、人才等方方面面的綜合效益，關鍵還在于政府如何布局規劃、做好服務。

長期以來，貴州省委省政府對于FAST項目給予了高度關注和支持，多位省領導對該項目的推進建設進行批示。2013年，第十五屆科學年會在貴州召開期間，黔南州就FAST項目的建設進行了專題會議，對各級政府如何做好FAST項目的配套建設工作給出了切實可行的意見。

與此同時，貴州省人民政府制定的《貴州省500米口徑球面射電望遠鏡電磁波寧靜區保護辦法》于2013年開始實施，明確規定以射電望遠鏡臺址為圓心，半徑5公里區域內，嚴禁設置、使用無線電臺，嚴禁建設產生輻射電磁波的設施;在半徑5至30公里區域內，經論證對射電望遠鏡正常運行構成干擾的設施不得建設。

自2011年開工以來，FAST項目順利推進，2013年底，FAST主體圈梁合龍，標志著項目全面進入設備安裝階段。今年7月17日，FAST反射面索網制造與安裝工程正式步入工程實施階段。（責任編輯/喻 丹）