谁发明了射电望远镜

赖迪辉

2016年，FAST（ Five-hundred-meter Aperture Spherical rodio Telescope）任我國贵州省平塘县大窝凼（dàng）建成。它由我国天文学家南仁东、先生于1994年提出构想，由中国科学院国家天文台主导建设，是现任世界上最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

射电望远镜是什么？它最早是由谁发明的，经历了怎样的发展过程？我国的FAST有何特别，凭什么被称为射电望远镜中的传奇？建造它遭遇了哪些困难？它发现了什么新东西？我们/A“时代楷模”南仁东先生身上可以学到什么？……本期《特别策划》会将你心中关于FAST的疑问一一解答！

射电望远镜也叫无线电望远镜，射电中的“电”就是无线电波的意思，它利用定向天线和灵敏度很高的微波接收装置来接收星体发出的无线电波，并以此来观测星体。它由收集电波的定向天线、高灵敏度接收机以及信息记录、处理和显示系统等组成。天文学家只需要通过分析获得的信息，就可以研究遥远的宇宙空间。射电望远镜的诞生与射电天文学密不可分。射电天文学是专门研究天体发出的无线电信号的学科，而射电信号的发现则是个偶然事件。

1931年，在美国新泽西州贝尔实验室专门负责搜索和鉴别电话干扰信号的美国人卡尔·央斯基（Karl Jansky）发现了来自银河中的射电辐射。这一发现是天文学发展史上的一次飞跃，从此人类认识宇宙的窗口从可见光波段扩展到了整个电磁波范围。此后，射电望远镜的发展便是不断提高分辨率和灵敏度的过程。

自从央斯基宣布接收到银河的射电信号后，美国人格罗特-雷伯就潜心试制射电望远镜，他在自家后院架设起私人射电望远镜，这是世界上第一架抛物面型射电望远镜，在二战之前，全世界也仅此一架。雷伯在1938年成功确认了央斯基的发现，并于1941年完成了无线电频率的巡天地图，射电天文学从此诞生。在二战以后，由于建造军用雷达而得到空前发展的微波通信技术转移到射电天文学领域，并推动了射电天文学的发展，各国陆续建成了一批大型毫米波和厘米波射电望远镜。

在光学望远镜的时代，人们仅能看到天体的光学形象，光波容易受到尘埃等物质的干扰，而射电信号则基本不会受到上述干扰，因此它的传播范围很大。射电天文学为现代天文学的发展做出了巨大贡献。20世纪60年代天文学的四大发现——类星体、脉冲星、星际有机分子和宇宙微波背景辐射，都是科学家用射电手段观测到的。迄今为止，有10项诺贝尔物理学奖授予天文学研究领域，射电天文学成就了其中6项，充分显示了这门新兴学科的强大生命力。

类星体是指类似恒星的天体，是一种在极其遥远的距离外观测到的高光度天体，比星系小很多，但是释放的能量却是星系的千倍以上。类星体的超常亮度使其在100亿光年以外仍然可以被观测到。

世界上很多国家都对射电望远镜的建设倾注了大量热情，例如位于美国新墨西哥州的甚大阵射电望远镜，它由27台25米口径接收器构成：位于赤道附近的波多黎各的美国阿雷西博射电望远镜反射面口径达350米。可惜的是，美国国家自然科学基金逐年削减阿雷西博的经费，继2020年两次严重的电缆事故后，该望远镜悬挂的接收设备平台于2020年12月1日坠落，砸毁了望远镜反射盘（天线），致使望远镜已基本不再能使用，这位昔日“明星”的窘境令人唏嘘不已。此外，还有南半球最大的抛物面型射电望远镜——口径64米的澳大利亚帕克斯射电望远镜，德国波恩的100米口径可转动抛物面型射电望远镜等。

曾经，世界领先的射电望远镜总是落户国外，直到FAST建成，才终结了这段历史。FAST正式建成后，到目前已有十几个国家的上百名科学家前往或申请前往当地进行科研活动。它的建设还带动了贵州省的装备制造业、铝制品深加工业的发展，贵州高校也陆续建立了天文学人才培育基地。贵州省平塘县打造了以天文科普为主题的特色旅游基地——国际天文小镇，吸引了大量游客前来，带动了当地经济发展。

太空探索不仅给人类提供了一面审视自己的镜子，还为人类带来了全新的挑战，激发了人们积极进取、乐观自信的精神。FAST成就所代表的“追赶、领先、跨越”的科研精神，将成为推动天文学不断前进的动力，成为人类科技创新永不熄灭的火种！

美国加利福尼亚州欧文斯谷电波天文台的射电望远镜

SKA计划

由于射电望远镜的特殊工作原理，随着人类无线电通信技术的发展和规模的扩大，干扰信号越来越多，射电望远镜很可能越来越难以“看清”来自宇宙的信号。于是，中国、美国、俄罗斯、澳大利亚、法国、德国、印度等10个国家的射电天文学家提出一个超级大射电望远镜计划，希望赶在地球无线电环境恶化之前尽可能发现更多的天体射电信号。该计划名为“Square Kilometre Array”，简称SKA计划。它是FAST项目最初的建造原因之一。