“天眼”建造，超越以往工程概念

姜浩峰

位于貴州平塘的球面射電望遠鏡，被稱為“天眼”，它是全球最大的巨型射電望遠鏡，亦是全球最大的利用天然地貌建設的巨型望遠鏡，采用四千多塊等邊葉片組成反射面；外加輕型索“四兩撥千斤”將萬噸平臺降至幾十噸且實現毫米級動態定位。

從1993年中國天文學家倡議建造新一代射電大望遠鏡，到去貴州選址，選定黔南州平塘縣克度鎮金科村大窩凼，及至今年7月3日世界最大單口徑射電望遠鏡FAST主體工程完工，時光行過了整整23年。

三百候選地中選出大窩凼

FAST，是“500米口徑球面射電望遠鏡”的英文簡稱。7月3日，隨著FAST工程總經理、國家天文臺臺長嚴俊的一聲令下，最后一塊反射面單元緩緩起吊，在完成了二次空中轉接并用纜索吊下滑到指定位置后被順利安裝在索網上。

這最后的一吊，終于使得近30個足球場面積的反射面得以全部鋪設完成。反射面工程系FAST最后一個設備工程，其順利完成，標志著FAST工程主體工程的順利完工。

從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新一代射電大望遠鏡，到如今FAST工程主體完工，時光整整過去了23年。

緣何會在貴州平塘縣的大窩凼建造這一望遠鏡，而不在距離國家天文臺較近的華北地區選址？貴州有何特別之處嗎？

早在1994年，中科院國家天文臺南仁東教授提出——可選擇國內的喀斯特洼地作為望遠鏡臺址。1995年底，國內20余所大學和研究所聯合成立了射電大望遠鏡中國推進委員會，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。

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米望遠鏡，位于波多黎各島，選址已是在喀斯特洼地里了。

喀斯特洼地，又稱“溶蝕洼地”。生成于碳酸鹽巖地區——由于常年溶蝕作用，形成負地形。比起波多黎各來，中國的喀斯特洼地分布面積更大——中國是世界上喀斯特洼地分布面積最大的國家，從熱帶到寒帶各種喀斯特地貌類型齊全——幾乎所有的省區都有喀斯特的分布。當然，中國的喀斯特洼地絕大多數分布于廣西、云南、貴州等西南省區。

東南大學土木工程學院郭正興教授和他的團隊于2011年參與到FAST項目中。提及選址，郭正興認為，貴州的喀斯特地貌中，有很多天然形成的天坑，剛好適合“鍋”狀的射電望遠鏡。外加山區人煙稀少，也不受射頻信號的干擾。四面環山的地形形成了天然的反射面，屏蔽了眾多人為信號的干擾。換言之，貴州天然喀斯特洼坑提供的條件，始終都是中國大射電望遠鏡最獨到、成為世界最大最強的基礎。

盡管參與項目的許多專家教授都認為選址貴州很合適，但從1995年開始為期10年的預研究階段，科學家并沒有找出一個準確的地點。

萬山重巒，為了給新一代射電大望遠鏡安家，在大方向明確后，國家天文臺委托了兩家科研單位平行獨立搜尋。“兩家單位各自使用遙感設備，從300多個候選洼坑中逐一遴選。最終，兩家單位都給了黔南州平塘縣的大窩凼以最高評分。”中國科學院國家天文臺研究員、500米口徑球面射電望遠鏡工程副總經理彭勃如是說。

回憶起第一次看到望遠鏡施工地的情景，郭正興記得自己脫口而出：“乖乖，太大了。”他還表示，施工地點四面環山，中間凹陷下去。射電望遠鏡的形狀本身就像一口大鍋，剛好能穩穩地架在山中，絕對是難度空前的項目。

施工難度不僅僅在技術上。郭正興說：“原本這大坑里還住著幾戶人家。聽說此地的姑娘有的一輩子沒有出過這座大山。因為選址附近沒有基站，也不允許使用手機，所以在這里工作只好通過固定電話與外界聯絡。”之所以不安設基站，是因為手機信號遠遠強于來自遙遠宇宙深處的信號。從省會貴陽到平塘縣，有一百六七十公里路，車程4小時。確實完完全全是兩個世界。在FAST項目啟動后，貴州省還特別立了《500米口徑球面射電望遠鏡電磁波寧靜區保護辦法》。