中国“天眼”领先世界20年 可探索地外文明宇宙起源

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领先世界20年，探索外星文明和宇宙起源的准确率比美国高10倍

记者爬上1500级台阶“快速”拍摄。

“快”的首席工匠王其明。(由受访者提供)

7月3日，直径500米的球形射电望远镜“快”在贵州竖立起来。这是世界上最大的单口径射电望远镜，也是迄今为止中国最大的天文工程。

如今，这个位于黔南的“大锅”已经成为世界的热点，甚至成为改变中国天文学和文学史的一个标志。

“快速”是如何构建的？有多牛？它将给中国的天文科学研究带来什么深远的影响？昨天，《广州日报》记者采访了中国科学院国家天文台“快”工程首席技术专家王其明。王其明表示，这台巨型射电望远镜创造了许多奇迹，体现了中国的自主创新能力，也将推动未来天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、大跨度结构和千米内高精度动态测量等高新技术的发展。

“太累了，我直到10: 30才回到住处。”55岁的王其明看起来很累，声音嘶哑。“fast”完成后，他一直在协调试运行后的工作，每天召开几次会议。

根据计划，这个“大锅”将投入使用两个月，直到9月底才投入使用。王其明从2000年开始参与这个项目，至今已有16年。他把自己最好的青春献给了“斋戒”。

“当这个项目开始的时候，我还是一个年轻人，现在我的太阳穴上有白发。”出生于理工科的王其明是一个聪明开朗的人，但当他谈起fast时，王其明仍然充满了情感。他把这个项目比作一个成长缓慢的孩子。

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你为什么要建这么大的罐子？王其明解释说，这就像用“锅盖天线”看卫星电视一样。锅盖的直径越大，电视画面就越清晰。对于射电望远镜来说，孔径越大，你看得越远。全世界的射电天文学家都在寻求建造孔径更大的望远镜来提高他们的灵敏度。此前，世界上最大的射电望远镜是阿雷西博射电望远镜，直径300米。

近40年来，在10项与天文学相关的诺贝尔奖获奖成果中，有6项是通过射电天文学获得的。射电天文学已经成为伟大天文发现的摇篮。

王其明说，1994年4月，中国科学院国家天文台开始了选址工作。大口径射电望远镜的位置应最接近天线罐的形状，施工方便，工作量小，不开山不炸石，同时附近5-10公里范围内不能发射电磁波信号。

为了解决这个“大锅饭”，队员们几乎“挖”到了贵州的喀斯特地貌区，同时，两个队独立搜索，初步确定了300多个候选坑洼。然后，通过工程填挖方的计算机模拟，选择了30多个现场调查，最终选择了“大佛堂”，它不太大，适合深度，形状圆，适合施工。“大佛堂”的岩溶地质条件可以保证雨水排到地下，不会沉积在地表，损坏望远镜。

王其明回忆说:“那时，我在户外工作，在风中睡觉。当我渴的时候，我喝了一口水。当我饿的时候，我带了几口干粮。冬天，我的馒头像石头一样硬，牙齿都快掉光了。有时，你不能下山一个星期。”

世界上最好的“天眼”在22年内建成

起初，由于资金严重短缺，有人建议口径可以缩小一点，400米就可以了。但最终，科研团队顶住了压力，坚持不降低自己的水平。2007年7月10日，fast项目正式成立。王其明记得那天，他激动得流下了眼泪。

从那以后，王其明在京、黔一直过着“两点一线”的生活。挖掘场地和控制坡度花了9个月的时间；安装环形梁花了17个月。

2014年7月17日，团队开始为fast制造和安装电缆网，这是fast工程的一个主要技术难点；这是世界上跨度最大、精度最高的索网结构，也是世界上第一个采用位移工作模式的索网系统。6670条主电缆和2225条下行电缆完全拼出了“天眼”电缆网，很快电缆驱动工程相继完成。电缆网完成后，将开始安装反射面。反射面是快速望远镜的重要组成部分，有4450个反射面单元。2016年7月3日，当最后一块反光板安装好后，悬挂了16年的王其明的心终于放开了。

“100多人已经战斗了20多年，其中一些人已经离开了。我们队有老的40后和年轻的90后。”说到这些，王其明哽咽了。事实上，项目的每一步都有风险。例如，用于拉动“大锅”的电缆网由含85%碳元素的高碳钢制成，其特征在于高弹性、抗拉伸性和抗疲劳性。材料的某些元素是国家标准的2.5倍。

"在中国没有人能生产这种材料."为了克服这种钢缆技术，王其明和他的团队花了两年时间，在解决钢缆问题之前，找到了中国最顶尖的钢缆工厂和几所大学。

为火星探索奠定基础

根据王其明的说法，fast的两个科学目标是检查宇宙中的中性氢和观察脉冲星。前者可以研究宇宙的大尺度物理以探索宇宙的起源和演化，而后者可以研究极端条件下的物质结构和物理规律。

随着灵敏度的提高，fast可以看到更远更弱的天体。通过探测星际分子和搜索可能的星际通讯信号，发现外星文明的可能性将增加5到10倍。去年引起轰动的引力波是由科学家利用阿雷西博射电望远镜发现的，并获得了诺贝尔物理学奖。中国500米直径的射电望远镜将为自然科学研究提供一个全新的平台，特别是在物理学和天文学方面。此外，fast还将为中国火星探测等深度空研究奠定重要基础。

据报道，美国阿雷西博望远镜已经超过50年无人能及，但现在fast已将其综合性能提高了约10倍。

速度有多敏感？王其明打了个比方:“假设你在月球上打电话，快可以探测到你的信号。”

王其明告诉《广州日报》，fast使用的材料和工艺基本上都是中国制造，这充分体现了中国的自主创新能力。“在做了这样一件有意义的事情之后，我觉得这在我的生活中并没有白费。从现在开始，它在世界上仍然是相当好的。接下来，我们需要我们的科学家将它投入使用。”

王其明说，外国科学家参观后也感到震惊。“他们都期待着我们世界上最先进的天文设备成为人类观察太空的武器，空有了新的科学研究成果。”

中国科学院国家天文台副台长郑小年也表示，fast作为世界上最大的单孔径望远镜，将在未来20到30年内保持世界一流设备的地位。

对话

fast telescope领先世界20年

广州日报:7月3日，射电望远镜的主体安装完毕。为什么调试用了两个多月，却没有立即投入使用？

王其明:正如你在建筑工地看到的，这是一个巨大的工程，有七个变电站和箱式变压器。现在，只有硬件已经完成，因为设备是由许多公司开发的，包括测量、控制和机电。安装后，应先在空负载下测试，然后联合调试。

此外，该工艺系统的验收要求非常严格。就像房屋装修一样，我们应该在装修公司离开之前尽快检查和解决问题。

“天眼”不是“死眼”

《广州日报》:这座“看天空的巨眼”前后共花了13年时间。他的建筑有什么困难？

王其明:望远镜的总反射面积为25万平方米，相当于30个足球场。它是世界上跨度最大、精度最高的索网结构。仅支撑饲料舱的圈梁、索网和六座塔就消耗了10000多吨钢。虽然反射板只有1毫米厚，但使用了2000多吨铝合金。

此外，在望远镜的野外建造中还有许多困难。首先是站点环境的约束。该场地为岩溶洼地，最大落差为150米，因此不可能使用大型起重机。

第三，我们建造的“天眼”不是“死眼”，它可以移动。根据观察方向，它将拉动电缆网使天线罐变形。就像人类转动他们的眼睛一样，那么远的空在这个方向上也没有死角。美国阿雷西博望远镜，固定在地面上。因此，我们的建设将更加困难。

广州日报:这个“眼球”怎么转？

王其明:六缆并联驱动控制系统是快运项目的核心组成部分——供料舱的主控系统。它可以控制馈源舱调整姿态和位置，从而准确到达反射面的焦点位置，使馈源舱获得最佳信号。就像人类的睫状体一样，它可以调节眼球的焦距，使眼球能清楚地看到远近物体。

此外，2000多台与索网相连的小型电机控制着整个变形过程，6根400米长的钢缆提升着30吨重的料舱，移动范围为200米。在移动过程中，各部分的位移应以毫米为单位进行控制。射电望远镜建成后，它将成为中国天文研究和自然科学研究的利器，不仅在现在，而且在未来20年内都将保持其在世界上的领先地位。

不怕坏天气，但怕电磁干扰

广州日报:你没有这个“大锅”的盖子来防止雷击和其他恶劣天气吗？

王其明:作为一架射电望远镜，fast的基本原理几乎与普通的pan卫星天线相同，只是这个pan接收非常微弱的宇宙信号。它主要由反射信号的抛物面和接收信号的馈源舱组成。通过“锅”的反射和聚焦，从几平方米到几千平方米的信号被聚集到一个点。如果你有一个锅盖，它的功能不会丧失吗？

对于雷电等恶劣天气，我们有避雷系统，对于冰雹，我们有防雹枪将冰雹打成小块。还有雪的问题，它对贵州的影响很小，贵州一年只有几天，气温在零度以下。总的来说，我们考虑得很透彻。

广州日报:射电望远镜对电磁干扰有很高的要求。从现在开始几公里内不会有电磁信号吗？

王其明:你说得对。这里对电磁波信号干扰有严格的要求。贵州省刚刚为我们的设备制定了一项特殊的法律。要求关闭距离fast项目5公里以内的所有基站。手机和数码相机不能在现场使用，汽车也不能用电子方式点火，包括已经过来的中巴，柴油汽车必须燃烧。

广州日报:这台射电望远镜的设计寿命有多长？

王其明:设计寿命是30年，大多数外国望远镜都停止使用了。阿雷西博望远镜早已停止使用。到期后，它可以在一些升级后继续使用。整个快运项目成本约为11亿元。

特写

快速野外勘探

“疯狂”天坑

该项目位于贵州省黔南州平塘县克都镇绿水村大佛堂。随着快速选址的决心，这个拥有30多万人口的县城变得异常热闹。

到目前为止，越来越多的游客涌入这个小县城，目的是为了看到能听到低语声的“超级大锅”。

在平塘，当地人更多地称快为“天坑”或“大收音机”。第一个描述了它的形状，而后一个更“文化”。不管它是什么样的名字，每当外国人提到快，当地人总是指向山的深处，那里离县城有100多公里。

天坑的影响

当距离“天坑”十多公里时，两栋黄色的建筑从地面升起，与周围的低层房屋相比，显得突兀异常。

"一个是文化公园，另一个是五星级酒店。"司机王师傅说，天坑即将竣工，其他配套设施也在全力进行。天坑带来的旅游效应将非常突出。

在满是灰尘的路边，行人可以感受到“天坑”的强大影响力:所有的标志，无论是卖饮料的小店还是餐馆，都以“天坑”的照片为背景色，相当显眼。记者了解到，许多旅游项目将在龙航村和塘边镇开发。

受天坑的巨大影响，农业人口占90%以上的平塘县可以看到它将带来的巨大经济效益。届时，原农业县将转变为“旅游大县”。

高山现在是“天坑”[S2/]

从平塘县到天坑所在的克都镇，100多公里都是省道。虽然路面相当平坦，但由于都是环山公路，偶尔会在路边看到大小不一的碎石从山上掉下来。

从省道到杜克都镇，还有十多公里真正的山路。不仅路面崎岖不平，还有更多的砾石。

即便如此，在昨天非周末期间，许多私家车仍在寻找去天坑的路。

"这条路能走得快吗？"许多车主在山路上颠簸了几分钟，忍不住下车询问过往车辆的情况。得到肯定的回答后，车主踩下油门，冲向崎岖的山路。

在崎岖的山路旁边，有很深的山谷，很像“天坑”。在深谷的平地上，我们可以看到许多家庭仍然住在这里。

“在天坑周围五公里范围内，所有的村子都搬走了，连通讯基站都无法建立。”一位当地村民说，“天坑”的到来给那些依靠天空吃饭的人带来了新的“机遇”，他们也希望依靠“天坑”过上更好的生活。

到了山上，王师傅开始集中精神，崎岖的山路根本不能让他分心。转了七圈、八圈后，当他看到一座巍峨的山峰时，王师傅不禁提醒道:“那座山后面就是‘天坑’。”

1500级和40层楼[/s2/]

由于需要赶工期，进入“观景台”的道路开始封闭。从封闭的交叉路口到“观景台”项目区，需要步行近五公里才能进入施工现场，噪声不断。

由于“天坑”尚未整体完工，到达施工现场的游客手持临时脚手架，一步步走上工程中的“观景台”。

“观景台两侧有台阶，共1500级，每级0.15米。”一名在建筑工地工作的工人告诉记者，因为他的工作是加固台阶，他需要每天爬上爬下台阶四次。

据记者粗略估计，施工现场至“观景台”的高度高达112.5米，施工现场平台至“观景台”的高度为40层。

尽管如此，许多游客来到观景台，终于看到了位于山谷中的"天坑"。记者俯视观察甲板，发现有许多白色小柱子整齐地排列在fast的底部，中间位置与民用天线罐完全相似。不同的是，有六个高耸的天线塔等距排列在花盆周围。

在看到“超级大锅”的真实内容后，游客们开始一个接一个地往下走。

“天坑”给人们带来了极大的旅游热情，人们开始怀疑它是否能听到“低语”的声音。

来源：零点娱乐时刊