“中国天眼”FAST望远镜有多牛？中科院姜鹏抖音直播科普天文知识

 

姜鹏现任中国科学院国家天文台研究员、博士生导师，“中国天眼”FAST总工程师，主要研究方向为射电天文技术与方法，全面负责FAST望远镜调试、运行和维护的相关技术工作。在2月17日和2月19日两晚的抖音直播中，姜鹏从天文学历史说起，介绍了射电天文学的诞生和修建中国天眼FAST的原因，接着详细讲述了建造中国天眼FAST面临的挑战、取得的成果等。两场直播，累计在线观看人数达13万。

 

“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”直播一开始，姜鹏介绍，伽利略用荷兰人发明的望远镜第一次向太空瞭望标志着近代天文学开始，人类第一次知道月球并不是非常完美的圆球体，基督教的“地心说”也未必是不变的信条。而太空望远镜哈勃发射，打开了一扇新视野的窗户，人类看到了更稀有的天文学现象，如子弹在星系间相互穿行而过时出现的不发光的暗物质、哈勃超深空场积分照相后留下的密密麻麻的星系等。

 

姜鹏介绍，央斯基通过旋转木马天线的监测，找到了有线电话受到干扰的稳定、暗弱的另一个干扰源，并猜测其来自于银河系中心的射电辐射，后来雷博打造了人类有史以来真正用于天文观测的射电望远镜，并印证了这个想法。从此，以光学为传统的天文学翻开新的一页，射电天文学诞生。在这种无线电天文学里，人们通过无线电波段去了解太空。

 

谈及衡量望远镜的两个指标灵敏度和分辨率时，姜鹏举例说，几公里外有几根蜡烛，能不能看见光辉的存在是由灵敏度决定的，能看清楚是一根还是两根是由分辨率决定的。如果要达到同样的分辨率，就意味着射电望远镜的口径要做到光学望远镜的上百万倍，而这并不现实。即使后来在某一个方面做一些探索性发现，证明了银河系是漩涡状星系，但依然未解决分辨能力的问题。最后，雷达工程师马丁利用综合孔径成像技术大幅提高了望远镜的分辨能力，也因此获得诺贝尔奖。

 

望远镜的发展历史，是追求灵敏度的历史。从第一个9.47m的雷伯望远镜开始，一直到今天，更大口径的望远镜一直都是科学家永无止境的追求，因为它对扩展可观测样本数量、回溯宇宙发展的历史具有非常重要的作用。怎么才能建造出比阿雷西博更大的望远镜呢？姜鹏由此引出了建造中国天眼FAST的原因。

 

FAST是一个全新的概念，可以解释成一个抛物面跟球面的机缘巧合。姜鹏进一步解释说，先建一个基准球面，放一群微小的驱动装置，只需要微微地改变0.47m，就会在它的局部区域形成一个300米的抛物面，余下的问题就是如何把接收机以正确姿态放在抛物面焦点上就可以了。在完成找一个合适“眼窝”台址、反射面艰难的“取舍”、馈源支撑的循序渐进这三件事后，才能真正地把概念做成望远镜。

 

FSAT究竟有多大？——如果把它想象成一口大锅，那么全世界每人可以分4瓶矿泉水。姜鹏告诉大家，FSAT是一套复杂耦合的系统，其历时五年半的工程建设之路其实十分坎坷，后期的调试工作也极具挑战。

 

在建设FSAT过程中，科学家们进行了建国以来最大规模的一次疲劳实验，失败近百次。其中，包括实施非传统的施工方案如滑移顶推技术、缆索吊技术，建立力学模型实时模仿索网动作，解决反射面的安全问题等。再加上复杂系统功能性的整合、500米尺度下视觉上严丝合缝的精度、不可思议的人工挖孔桩……终于使得中国天眼在国际上具有绝对领先优势，也在射电望远镜发展历史上留下了中国人浓墨重彩的一笔。

 

已经运行两年的FSAT带我们看到了许多代表性科学成果——首次揭示了快速射电暴爆发率的能谱特征及特征能量，星际介质及恒星形成研究、脉冲星研究等。姜鹏称，FSAT“多出成果”阶段已经开启，其在未来还可能帮助国家建立自己的碎片通量模型、自主可控时间基准体系等。

 

最后，姜鹏总结了FAST团队的理念，“不能忘记的初心：做一台好用的望远镜；对未来的美好愿景，希望未来我们能用好这个设备。”他告诉大家，团队的尊严胜于一切，未来舞台中心一定是科学家的，“希望大家还能记得这个100多人的团队为这个项目付出了20多年的青春。”

 

据悉，《逐渐睁开的中国天眼》是中科院《科学公开课》系列直播中的一期。该节目于1月25日起，每周二、四、六晚8点在抖音直播，其精彩内容还将以频道合集形式纳入抖音青少年模式，激发更多青少年学习兴趣。在寒假期间，抖音还发起“寒假充电计划”，该活动聚合了故宫知识课堂、中科院《科学公开课》、北大等名校公开课、知识合集等宝藏内容。用户在抖音搜索“寒假充电”即可看到活动页面，浏览和收藏感兴趣的知识内容，预约直播。