中国“天眼”，探索宇宙的国之利器

雪花

2018年4月28日，中国“天眼”（FAST，学名是500米口径球面射电望远镜）首次发现毫秒脉冲星并得到国际认证。截至2018年9月12日，中国“天眼”已发现59颗优质的脉冲星候选体，其中有44颗已被确认为新发现的脉冲星。2021年5月，国家天文台研究团队利用中国“天眼”在观测中取得的重要进展，正式发布了201颗新脉冲星的发现。

望远镜，是一种光学仪器，通过它可以把远处的东西看得很清楚。可是，在“望远镜”前面加上“射电”二字，那又是一种什么仪器呢？原来“射电”这个字眼是从英语Radio翻译过来的，原意是“无线电”。

顾名思义，“射电望远镜”就是一种利用无线电波来“观看”远方物体的科学仪器。我们在“观看”二字上面打了引号，这是因为人的肉眼看不见无线电波。射电望远镜是通过天线、接收机以及一系列仪表，把远处物体发射的无线电波接收进来，经过放大，然后转变为人们眼睛可以看见的信号，例如荧光屏上的亮光、记录仪上的曲线，或者电子计算机打印出来的数字和图表等，然后再进行观看的。这是一种间接的“观看”，显然，它和可以直接观看的普通光学望远镜是大不相同的。

自然界中，许多物体都会發射无线电波，小至尘埃、电子，大至太阳、银河。发射的无线电波有长有短，有强有弱，形形色色，花样繁多，从古至今，连绵不断。但是，在以前科学不发达的时代，人们“观看”不到它们。直到一个世纪前，无线电技术发展到了相当水平，人类才第一次“观察”到来自银河的无线电波。

一开始，人们认为这是一种人为的干扰，经过仔细研究，发现收到的“干扰”信号正是来自银河系的，人们这才意识到，这是人类第一次观察到来自银河系的无线电波。

随着无线电技术的发展，科学家相继发明了专门用来观察天体发射无线电波的仪器，也就是“射电望远镜”，用它来研究银河系和太阳发射的无线电波，获得了丰富的科学资料。从此，天文学领域中一门崭新的科学——射电天文学，也就随之诞生了。天体发射的无线电波是如此丰富多彩，使人们大大开阔了眼界。原来仅仅作为“无线电”理解的那个字眼——Radio，自然而然地被赋予了更深一层的含义，即“天体发射的无线电波”，简称“射电”。我国现在统一的翻译名称采用“射电望远镜”，就已经包含了这一层含义，比起以前采用的译名“无线电望远镜”要更加确切一些。

1958年，我国科学工作者制造出了第一批射电望远镜。其中一架直径2.5米的射电望远镜，是当时正在南京大学读书的几名青年学生制作的，接收到了太阳的射电信号。与此同时，我国有几个研究单位和学校也先后制成了射电望远镜，并分别安装在几个天文台使用，还参加了1968年新疆的日全食观测，积累了一批宝贵的太阳射电观测资料。

最初的射电望远镜，天线规模不大，接收机灵敏度也不太高，只能观测像太阳、银河这类射电信号比较强的天体。后来，射电望远镜的规模越做越大，接收机的灵敏度也越来越高，接收射电信号的波长也从米波扩展到了毫米波。

为了提高射电望远镜的威力，科学家们用无线电波的干涉原理，把许多天线有规律地排列起来，连接成一个“阵”，叫做“射电干涉仪”或“综合孔径射电望远镜”。后来，科学家们又发明了一种使用原子钟的射电干涉仪，天线与天线之间互不连接，但又能互相呼应，叫作“甚长基线干涉仪”，一下子把天线阵的规模从几千米扩大到了几千千米，甚至跨洲越洋，形成全球性的射电望远镜网。尽管如此，除了一些有价值的行星，我们依旧无法探测到所有的行星。

1993年日本东京召开的无线电科学联盟大会上，包括中国在内的十国天文学家们迫切希望建造新一代射电望远镜，于是，中国“天眼”便应运而生。

2011年3月，中国“天眼”工程正式开工建设，借助贵州黔南天然圆形溶岩坑建造，500米口径，其接收电波的面积相当于30个足球场那么大。它的反射镜边框都是1500米长的环形钢梁建造而成，反射面总面积约25万平方米，用于汇聚无线电波，利用接收机接收。“天眼”由4450个独立的面板组成，拥有一个固定的直径500米的碟形天线，它是世界上最灵敏的监听设备，也是最大的填充口径无线电望远镜。

2018年4月28日，中国“天眼”开启工作，首次发现毫秒脉冲星，估算距离地球约4000光年，它是由“天眼”超宽带接收机一小时跟踪观测发现的，是至今发现的射电流量最弱的高能毫秒脉冲星之一。

截至2018年9月12日，中国“天眼”已经发现了59个高质量的脉冲星候选，其中44个被确认为新发现的脉冲星。这些脉冲星中哪些来自外星文明，目前正在破解，很有可能会首次发现未来外星文明的存在。不仅如此，科学家还通过“天眼”对宇宙的起源进行探索研究。

其实中国“天眼”工程刚启动时，曾遭到许多天文学家的反对，就连科学家霍金也认为它将引来巨大的灾祸，原因就是“天眼”探测时所发出的信号太强大，容易被外星人探测到地球的位置，从而引发星球大战。但事实并非如此。

随着中国“天眼”的出现，也许在不久的将来，它会给全人类带来更大的惊喜，一个宇宙新发现的时代即将来临。