Fast與地外文明

梅松

授課老師簡介：張立云，貴州大學教授，博士生導師，中國科學院天體物理博士，貴州大學物理與天文系副主任，貴州大學天文學科負責人，2014～2015年掛職黔南州天文局副局長、主要研究方向為恒星和行星的多波段觀測研究。主持國家自然科學基金項目三項、省部級基金多項，參與國家自然科學基金重點項目一項（占3.5%），發表文章40多篇，致力于啟發和培養青少年的科學探索精神，提高了公眾科學文化素質。

2016年9月25日，落戶中國貴州省平塘縣，世界上最大的球面射電望眼鏡，被譽為“中國天眼”的FAST正式啟用，自此，中國的天文學又邁上了一個新的臺階，貴州、平塘將被更多天文愛好者銘記。FAST投入使用后，將能搜尋到更多的奇異天體，其中蘊涵著大量新發現的機會；甚至可以搜索星際通訊信號，開展對地外文明的探索。“真的有外星人嗎？”“宇宙里還有另一個地球嗎？”如今，就讓我們借助中國天眼，一起探尋那浩渺無際的璀璨太空。

科學不是知識，是探索未知！

仰望星空，你看到了什么？“那么多星星！”“大小不同！”“不同的顏色！”“成雙成對！”“背景好像不一樣！”為什么會這樣呢？張教授告訴大家，研究并且回答這些問題的學科，就是人們常說的天文學，天文學往往引起人們神秘莫測的感覺，它研究的大都是遙不可及的東西，不能用尺量，不能用稱約，只能遠遠地看著，有關它的知識全靠人們依據觀測推理取得。天文學（定義）是研究宇宙間天體（天體、天體系統以至整個宇宙）的科學。它研究天體的位置和運動，研究它們的化學組成、物理狀態和過程，以及它們的結構和演化。天文學研究的對象主要是小行星、八大行星、太陽、恒星、銀河系、河外星系等。

認識宇宙，要先從我們居住的地球開始。大家知道，我們居住的地球，是太陽系八大行星之一，那么太陽系的八大行星中其它行星是怎么被發現的呢？到底是誰首次發現金木水火土五顆行星的，現在已經無法考證；但可以確知的是1871年3月13日，英國天文學家赫歇爾首次發現了天王星；1846年9月23日，德國天文學家伽勒發現了海王星。除了我們熟知的大行星，到2009年，已經被確認存在的小行星數量已達到84萬。

借助科技力量，讓我們越看越遠

仰望星空，肉眼的觀察早已無法滿足我們的好奇心了，于是，聰明的人類就發明了望遠鏡。從伽利略式望遠鏡、開普勒式望遠鏡到射電望遠鏡、哈勃空間望遠鏡、空間天文望遠鏡，人類能看到的宇宙也越來越大，越來越遠。

到目前為止，我國建立了許多射電望遠鏡天文臺，如紫金山天文臺青海德令哈13.7米毫米波望遠鏡；上海天文臺余山25米厘米波望遠鏡；烏魯木齊南山25米厘米波射電望遠鏡；云南天文臺昆明40米射電望遠鏡；國家天文臺密云50米射電望遠鏡；上海65米射電望遠鏡；國家天文臺貴州大學天文聯合研究中心，貴州平塘500米球面射電望遠鏡（FAST）。

世界最大的500米口徑球面射電望遠鏡（FivehundredmetersApertureSphericalTelescope），簡稱FAST。它座落于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼洼地，由我國天文學家于1994年提出構想，從預研到建成歷時22年，2016年9月25日落成啟用。為紀念FAST的建設，2013年5月23日，國際天文學聯合會（IAU）國際小行星中心發布公報，宇宙中編號為第92209號的小行星正式命名為“平塘星”，可見FAST的建設不但是我國天文界的大事，也是世界天文界的盛事。

FAST比德國波恩100米望遠鏡靈敏度提高約10倍；與美國Arecibo300米望遠鏡相比，綜合性能提高約10倍，在未來20-30年都將保持世界一流設備的地位。如果天體在宇宙空間均勻分布，FAST可觀測目標的數目將增加約30倍。FAST是中國科學院國家天文臺主導建設，具有我國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，被譽為“中國天眼”，體現了三個自主創新：1.利用獨一無二的貴州天然喀斯特洼地臺址；2.應用主動反射面技術在地面改正球差；3輕型索拖動饋源支撐將萬噸平臺降至幾十噸。

500米口徑球面射電望遠鏡到底有多大呢？其接收面約有30個足球場大小。從天空看FAST，它就像一口巨大無比的鍋，周長達到1570米，要1000.多人手拉手才能環抱起來。如果用這口鍋裝滿貴州出產的國酒茅臺，能裝下整整300億瓶。

這么大的望遠鏡能發揮多大的作用呢？科學家們對它寄予了很高的期望。簡單概括為以下幾個方面：

1.FAST有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣。

2.能用一年時間發現數千顆脈沖星（宇宙中旋轉最快的天體、旋轉冠軍）。

3.參與地外文明搜尋。

4.將深空通訊能力延伸至太陽系外緣行星。

不是為了“外星人”而是為了“脈沖星”

上世紀30年代，德國物理學家威克發現了中子，蘇聯物理學家朗道即提出了“中子星”的概念設想，到了六十年代，天文學家休伊什的學生喬絲琳貝爾偶然收到了一種奇怪的電波，這種電波每隔1—2秒發射一次，就像人的脈搏跳動一樣。人們曾一度把它當成是“外星人”的呼叫，轟動一時。后來，英國科學家休伊什終于弄清了這種奇怪的電波，原來來自一種前所未知的特殊恒星，經過計算，它的脈沖強度和頻率只有像中子星那樣體積小、密度大、質量大的星體才能達到。中子星由于其磁軸和自轉軸并不重合，磁場旋轉時所產生的無線電波等各種輻射可能會以一明一滅的方式傳到地球，有如人眨眼，故又稱作脈沖星。脈沖星終于從猜想得到證實，成為二十世紀六十年代的四大天文學重要發現之一。Fasf的重要研究對象，就是脈沖星。

隨著天文學的發展，河外星系的探索已經取得了很多成果，據統計：已發現太陽系外行星的恒星2500顆；太陽系外行星3426顆；雙星131顆。那么，外星文明是否真的存在？真的有“外星人”嗎？我想，在人類的不斷探索下，謎底終將有揭開的一天！（編輯/夏冬）