FAST是過去的、現(xiàn)在的、未來的

何晶　左琳

2009

2011

2012

2013

2014

2015

FAST工程從2008年底正式奠基，2011年臺址開挖工程啟動，直到2016年全面竣工并投入使用。（供圖/ 中科院FAST 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

飛機(jī)落地貴陽龍洞堡機(jī)場，再從這里出發(fā)，經(jīng)修葺一新的盤山公路，乘車向南3個小時左右，會到達(dá)平潭縣克度鎮(zhèn)一個叫作大窩凼的小村寨，它偏遠(yuǎn)到附近5公里半徑之內(nèi)都沒有其他村鎮(zhèn)了。2008年12月26日這一天，就在這里發(fā)生了一件大事——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST，現(xiàn)在人們更習(xí)慣叫它“中國天眼”）奠基儀式在這里舉行。

彼時，距北京奧運(yùn)會閉幕正好過去4個月。這一天，有幾鏟土蓋在一塊奠基石上，石頭的背面有兩行字：北筑鳥巢聚圣火，南修窩凼落星辰。這一天就這樣在世界天文科技史和中國天文科技年鑒上，寫下了濃墨重彩的一筆。為了這一天，有很多人艱難執(zhí)著地探尋了整整15年。

時間回到1993年，那一年，在日本東京召開了國際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會，科學(xué)家們提出要建設(shè)新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”，為10年、20年后的射電天文學(xué)發(fā)展做打算。“我們也建一個吧。”國際上提出來要建平方公里望遠(yuǎn)鏡，時任中國科學(xué)院北京天文臺副臺長的南仁東則跟同事提議，可以根據(jù)中國的國情，建造我們自己的大望遠(yuǎn)鏡。

探索太空，從未停止

射電望遠(yuǎn)鏡是在無線電波段觀察宇宙。由于無線電波可穿透宇宙中大量存在的星際塵埃（光波無法通過），因而射電望遠(yuǎn)鏡可以觀測到更加遙遠(yuǎn)的未知宇宙。如果把光學(xué)望遠(yuǎn)鏡比作顯微鏡，那么射電望遠(yuǎn)鏡就是CT機(jī)。通過它可以掃描宇宙空間超精細(xì)的物質(zhì)信號，獲得更準(zhǔn)確的天體結(jié)構(gòu)圖。

1939年，美國科學(xué)家格羅特·雷伯用一臺靈敏度很高的接收機(jī)意外發(fā)現(xiàn)了來自銀河中心穩(wěn)定的射電輻射，從此開啟了射電天文學(xué)的大門。而為了觀測宇宙深處的生命信息，人們只有借助更大的射電望遠(yuǎn)鏡才能做到。

已故的南仁東在他2009年所著《FAST——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡》一文中說，大望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)不是經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動的。它來源于人類的創(chuàng)造沖動和探索欲望，同時針對當(dāng)時的前沿?zé)狳c(diǎn)科學(xué)問題。例如遠(yuǎn)在北大西洋西海岸，曾經(jīng)是世界第一大、直徑350米的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡，就發(fā)現(xiàn)了脈沖雙星，為引力波的存在提供了證據(jù)。

FAST的誕生，數(shù)十年的摸索

南仁東的一句話，就把他自己的命運(yùn)與FAST牢牢地綁在了一起。

1995年底，北京天文臺聯(lián)合國內(nèi)20余所大學(xué)和研究所，成立了射電“大望遠(yuǎn)鏡”中國推進(jìn)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。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(yuǎn)鏡最獨(dú)到、成為世界最大最強(qiáng)的基礎(chǔ)。此后，中國科學(xué)家們進(jìn)一步推進(jìn)喀斯特概念，提出獨(dú)立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。要知道，當(dāng)時世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡直徑也才350米。

為了給新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”安家，科學(xué)家們通過衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個遍。南仁東從200多張遙感圖像里挑選出所有接近圓形的洼地，然后悶著頭鉆進(jìn)貴州的大山里。“那幾年南老師踏遍了當(dāng)?shù)厮械耐莸亍！蹦先蕱|的學(xué)生甘恒謙回憶說，他拄著竹竿翻山越嶺，到現(xiàn)場去勘察，這個洼地適不適合建FAST，距離嘈雜的鬧市有多遠(yuǎn)？他爬的山路連當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民看了都搖頭。遴選的結(jié)果就是，位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。

凼，音“蕩”，字義為水坑。“大窩凼”曾經(jīng)是一個同族13戶人家的寨子。它周圍三座山峰呈三足鼎立之勢，每座距離幾乎都在500米左右，中間的洼地剛好形成一個天然的“灶臺”，正好可以安放FAST這口“大鍋”。“當(dāng)時到這里來勘測，明顯感覺比其他的凼更圓一點(diǎn)。”當(dāng)時是FAST首席科學(xué)家的南仁東對媒體回憶說。從1994年正式啟動貴州選址工作到2006年FAST項(xiàng)目最終落戶平潭縣大窩凼，?已經(jīng)過去了12年。