今天给大家分享的是中国十大重点科技成就之天眼“射电望远镜。

一场围绕建造新一代射电“大望远镜”的科研项目正在悄然展开，不夸张地说这个科研项目足以改变一个国家对星空探索的地位，如果一切顺利，未来的中国将会变成一个前所未有的科技强国，而为了这一刻，我国科学家已经奋斗了22年。

依希记得那是1993年的一天，在日本东京召开的国际无线电科学联盟大会上，与会科学家提出，要在全球电波环境恶化到不可收拾之前，建造新一代射电“大望远镜”。时任中国科学院北京天文台副台长的南仁东坐不住了，他向同事提出：“我们也建一个吧！”

要知道当时，在很多人看来，南仁东的想法简直是天方夜谭。但他并非一时头脑发热。多年来，在观测上依赖外国射电望远镜窘境，让他太想拥有属于中国自己的超级望远镜。

南仁东所设想的，是一个500米口径的超级射电望远镜。但是，当时世界上最大的射电望远镜——阿雷西博射电望远镜，口径也才305米。相比之下，当时中国最大的射电望远镜口径不到30米，不管是技术还是设备都非常薄弱。

为了摆脱对外国射电望远镜的依赖，为了国家战略安全考虑，核心技术必须要掌握在自己手里，也就是在这种大环境下，1994年我国提出建设中国“天眼”--500米口径球面射电望远镜（FAST）工程构想：

四百年前，历史上第一架天文望远镜在欧洲问世，这是天文 学史上划时代的创举。这架望远镜的口径为4.2厘米，长约1.2米，聚光能力能达到肉眼的一百倍左右。利用这架光学望远镜，伽利略观测了月球环形山、太阳 黑子、木星的卫星等，获得一系列重大发现，打开了人类认识和探索宇宙的窗口。第二次世界大战以后，伴随着无线电技术的进步，射电望远 镜脱颖而出。

我国射电天文起步相对较晚，经过近半个世纪的发展，已经 在绕月探测卫星的精确测定轨道中发挥了重要作用。在我国的嫦娥探月工程、火星探测等一系列重要的深空探测任务中都有它的身影。

那么什么是射电望远镜了？

射电望远镜(radio telescope)是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量 。包括收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录﹑处理和显示系统等。20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现:脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子，被称为"四大发现"。这四项发现都与射电望远镜有关。

那么在天眼FAST立项之前又出些过那些波折了？

20世纪90年代初，在国家天文台工作的南仁东最初将中国的大射电望远镜梦寄托在了平方公里阵列望远镜SKA身上。那是一项大型国际科研合作项目，其技术路线是将上千个反射面天线和100万个低频天线组成一个超过100万平方米的接收区域，收集来自宇宙的电磁波信号。

当时在国际射电天文圈里有两张活跃的中国面孔，一个是南仁东，另一个是他的师弟，后来成为FAST工程副经理的彭勃。他俩轮流飞往国外参加研讨，执着地想将SKA的建设引入中国，别人笑称彭勃是“SKA独立大队”、南仁东是“SKA独立支撑”。

但有天这两个互为支柱的人吵起来了。这条路越往前走南仁东越觉得走不通，他开始反对在中国建SKA。“把SKA弄过来，弄死你我，都弄不成！”他跟彭勃说，南仁东的学术风格以“谨慎保守”著称。

“先弄过来！弄死你我，还有后来人！”彭勃和南仁东正好相反，他外号叫“彭大将军”，出了名的敢想敢说敢干。而后经过多次争论和多方论证，南仁东和彭勃的同门师兄，天文学家吴盛殷计算出，在中国建设一个约500米口径的射电望远镜最合适，既能超越已有设备，又现实可行。大家便统一想法，将SKA的梦想，嫁接到现如今的FAST身上。

也就在2005年11月，天眼FAST申请立项，2007年，国家批复FAST工程项目正式立项，台址确定在贵州省南州平塘县克度镇金科村“大窝凼”洼地，总投资约12亿人民币。

各位读者可能对南仁东这个名字比较陌生：

南仁东 中国著名天文学家

南仁东于1945年出生在吉林省辽源市龙山区，6岁上学，先后就读于辽源中兴小学校、辽源四中、辽源五中，因学习成绩异常突出，屡获学校表彰。

1963年，南仁东以高考平均98.6分(百分制)的优异成绩夺得"吉林省理科状元"称号，并考入清华大学无线电系。

1963年9月-1968年7月，就读于清华大学无线电系真空及超高频技术专业，获学士学位。

1978年9月-1987年7月，就读于中国科学院研究生院(导师王绶管)，先后获理学硕士和博士学位。

1984年始，南仁东使用国际甚长基线网对活动星系核进行系统观测研究。在这一领域的早期发展阶段，主持完成欧洲及全球网十余次观测。首次在国际上应用VLBI"快照"模式，取得丰富的天体物理成果;VLBI混合成图，达到国际最高动态范围水平。建立中国相关后图像处理中心，使80年代中国进行VLBI数据分析成为可能。

1993年，在日本国际无线电科学联盟大会上，科学家们提出，在全球电波环境继续恶化之前，建造新一代射电望远镜，接收更多来自外太空的讯息。南仁东跟同事们说:"咱们也建一个吧。"

1994年7月，500米口径球面射电望远镜(FAST)工程概念提出。

1994年始，南仁东提出利用喀斯特洼地作为望远镜台址，建设巨型球面望远镜作为国际SKA的单元，开始启动贵州选址工作。为了给500米口径球面射电望远镜(FAST)工程选址，带着300多幅卫星遥感图，跋涉在中国西南的大山里，先后对比了1000多个洼地，时间长达12年。

1995年11月，"大射电望远镜"中国推进委员会成立，由南仁东任主任。

2006年，南仁东，任国际天文学会射电专业委员会委员主席，为中国天文学界第一次在此层面任职，在国际射电天文界得到同行的认可与尊重。

2012年，FAST973项目正式启动，作为资深咨询专家，南仁东指导FAST973项目"射电波段的前沿天体物理课题及FAST早期科学研究"的立项及组织实施;确立了FAST实现世界首个漂移扫描多科学目标同时巡天的原创科学策略;提出调试阶段全波段监测蟹状星云脉冲星的优先观测计划;建议了用于望远镜调整期及早期试观测的单波束和多波束接收机，前者已投入试观测。

2014年，"天眼"反射面单元即将吊装，南仁东亲自进行"小飞人"载人试验。

2016年9月，"中国天眼"落成启用前，南仁东已罹患肺癌，并在手术中伤及声带。患病后依然带病坚持工作，尽管身体不适合舟车劳顿，仍从北京飞赴贵州，亲眼见证了自己耗费22年心血的大科学工程落成。

2016年9月25日，500米口径球面射电望远镜(FAST)工程在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成启用，并开始接收来自宇宙深处的电磁波。

2017年9月15日，南仁东因肺癌突然恶化，抢救无效逝世。

天眼FAST从预研到建成再到调试，关键技术无生例可循，关键材料急需攻关，核心技术遭遇封锁，老中青三代科技工作者历经20余载，克服诸多困难，才能自豪的说出“FAST既是中国制造，更是中国创造”。也就是在南老病逝的前一年，2016年25日，天眼FAST落成启用。

南老，感谢您对中国科研事业做出的无私奉献，国家不会忘记您，人民更加不会忘记您，您是吾辈学习的楷模，也祝愿祖国更加强盛、繁荣。

科研“铁军”挺举大国重器

据相关媒体报道：2017年10月，中国科学院国家天文台对外公布，“中国天眼”发现2颗新脉冲星，距离地球分别约4100光年和1.6万光年。

这是我国射电望远镜首次发现脉冲星，距“天眼之父”南仁东病逝不到1个月。南仁东真正走进大家视野，是他去世前在央视那一次，他用孱弱沙哑的声音缓缓说出那一句：“FAST是全世界最先进、灵敏的射电望远镜，将探索宇宙百亿光年的微弱信号。”

为了铸就这口“大锅”，南仁东耗尽了一生心血。最终，“中国天眼”开了“眼”，他却永远闭上了双眼。但是，他为中国射电天文学开启了一个10年至20年的“黄金期”。

令人欣慰的是，无论是在调试期间，还是正式投入运行，“中国天眼”的表现没有让人失望。

截至目前，“中国天眼”已发现脉冲星逾370颗，并在快速射电暴等研究领域取得系列重大突破，是当之无愧的“世界第一”。

FAST中心常务副主任、总工程师姜鹏说，“中国天眼”背后，是一支托举起大国重器的科研“铁军”，面对恶劣的自然环境和零起步的科研项目，FAST团队20多年如一日，默默坚守，攻坚克难。

2008年，潘高峰博士毕业后加入FAST团队，他说，13年风风雨雨一路走来，经常能遇到“山穷水尽疑无路”的绝境，也能享受到“柳暗花明又一村”的喜悦。现为FAST中心综合管理部主任的潘高峰，先后完成FAST馈源支撑六塔选址、大跨度柔性六索并联机器人研制建设、动光缆研制等任务。

清华学子姚蕊攻读研究生阶段便进入FAST项目组，如今已成长为FAST中心机械组组长。在FAST建设期间，她探索解决FAST馈源舱超重问题的创新方法，最终摒弃多年圆柱体形状的设计方案，创造性研制了现在的“钻石三角形”馈源舱。

中国天眼让人类看的更远

据相关媒体报道曾经“世界第一”的美国阿雷西博望远镜发生坍塌之后，“中国天眼”便成了如今全球唯一的超大型射电望远镜。正因为卓越的综合性能，“中国天眼”对于天文观测和天文研究的重要性不言而喻，这也使得世界各国的科学家纷纷想要借助“中国天眼”开展研究。

2021年3月31日起，“中国天眼”面向全球开放，各国科学家均可提出申请，经审核后可使用“中国天眼”开展观测和研究。虽然射电天文学的初衷就是为让人类看得更远，但是，“中国天眼”是我国自主研制的先进大型天文观测设备，国际上并没有任何一个硬性规定要求中国与全世界共享。因此，中国的这一举动，堪称国际科技界的一股清流。

姜鹏透露，目前，来自国内外的天文学家申请观测非常踊跃，不过“中国天眼”今年将只对外开放10%的观测时间。“申请观测的方向，基本覆盖了中低频射电望远镜的前沿科学问题。”

观测时长是科学产出的重要保障，让姜鹏欣慰的是，“中国天眼”运行情况稳定，每天可以保证20个小时左右的观测时长，每年大概可以运行7000个机时，去除维护和测试时间，正常观测时间应该不少于5000个机时。

“我们不只是做世界最大——要做最大很容易，满地铺，总能铺出世界最大，但如果要做成好用的望远镜，就是不同难度级别的挑战。”姜鹏说，在调试期间，FAST团队就已经把建设时遗留的一些问题解决了。目前，针对超级数据的传输和储存问题，因中国科学院有稳定的经费支持，也已经得到了妥善解决。“‘中国天眼’一年产生的数据大约在15PB左右，每秒钟产生2GB，后者的数据量和下载一部电影相当。”

目前，“中国天眼”已经启动了脉冲星测时阵列、漂移扫描多科学目标巡天等5个重大和优先项目。外界预测，未来3至5年，“中国天眼”的高灵敏度将有可能使其在低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子等前沿方向取得突破。

姜鹏说，“中国天眼”发现这么多脉冲星，需要做大量的后随观测，这给FAST团队带来很大的挑战，希望中国正在规划打造的其他大型望远镜能尽快建成。

脉冲星就是旋转的中子星，因不断地发出电磁脉冲信号而得名。从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒脉冲星，将来有望应用于星际导航。

有一种说法，5年后，“中国天眼”观测到的脉冲星有望达到1000颗，有可能定位并识别出银河系外的第一颗脉冲星。对此，姜鹏表示，“中国天眼”如果发现河外脉冲星特别是黑洞双星系统的话，将可能是诺贝尔奖级别的成果。不过，“中国天眼”只是给科学家提供一种可能性，重大成果的产出，有时候还需要一些运气。

姜鹏说，FAST团队将转换心态与角色定位，由过去的建设、调试、运维更多转变为服务，建立公平观测机制，努力为全球科学家提供良好服务。“未来的舞台中心一定属于科学家，我们甘当绿叶，陪衬他们的光辉。”他说。

中国为什么要建造如此巨型的望远镜呢？姜鹏介绍，因为更大的望远镜意味着更大的收光面积以及更强的暗弱信号探测能力，从而能够大幅扩展可观测样本的数量，帮助人类探测到更遥远的宇宙现象。

不过，“更大”这一目标说易行难。在世界范围内，传统望远镜的建造技术自1972年开始就进入了瓶颈期。彼时，德国人把望远镜建造的最大口径提升至100米，此后，任何突破都是难上加难。

“虽然天眼叫‘FAST’，英文是‘快’的意思，但整个望远镜的建设历程和调试历程和‘快’字没有半点关系。”姜鹏说，从想法提出到如今的模样，“中国天眼”原先的设计方案发生了翻天覆地的变化，科研人员夜以继日地分析和论证，克服了一个又一个技术难关。

提及“中国天眼”的建设难度，姜鹏用了一个形容词：连滚带爬。因为是一个的射电望远镜，没有什么先例可循，整个建设和运行过程都是摸着石头过河。“现在回过头来看，虽然我们付出了巨大的努力，但其实也有运气的成分，如果推倒重来，能不能建得比现在的好，还真没有十足的把握。”

目前，“中国天眼”已经产出一系列科学成果。例如，借助它的超高灵敏度，脉冲星的计时精度能够提升4—50倍，这意味着人们将有机会首次探测到纳赫兹引力波。在其他相关领域，FAST在未来能够发挥的重要作用同样令人期待。

不过，姜鹏说，“中国天眼”确实让中国在中低频射电上取得了领先地位，但不能因此盲目乐观，因为在其他波段上，中国还有很多方面需要努力。

在姜鹏看来，“中国天眼”的意义，在于它能为科学家服务，为深空探测做出贡献。但姜鹏也认为，“重大的科学发现不仅仅取决于设备的优良性能，也不仅仅取决于科学家的敏锐洞察力，可能还需要一些运气。”

在调试期间，“中国天眼”曾经面临10万年薪招不到驻地科研人才的窘境，如今，正式运行后的“中国天眼”，人才队伍如何？对此，姜鹏表示，目前在现场负责运维的队伍比较稳定，今年将加大宣传和招聘力度，吸引更多的年轻人加入，以形成合理的人才梯队，为“中国天眼”的正常运转提供人才支撑。

事实上，“中国天眼”早有布局。2019年以来，中国科学院国家天文台已经和贵州高校开始联合培养人才。这样，既能让“中国天眼”“就地取才”，也能为贵州培养本土化人才，可谓一举双赢。

在大窝凼里，如果运气足够好，爬到一个山顶，兴许能看到雾中美丽的“中国天眼”。如果晚上去，则可以看见美丽的星空。

姜鹏说，这是一道亮丽的科学风景，为了这道风景，坚守是一种必然的选择。

20年保持领先

中国天眼”拥有世界领先的绝对灵敏度，将在宇宙演化、脉冲星探测、星际分子搜寻等领域，为中国科学家提供前所未有的机遇。鉴于射电天文学的高速发展，“中国天眼”的灵敏度优势预计可保持10—20年。

本期《中国十大重点科技成就之天眼“射电望远镜”》分享到此结束，老铁们有什么看法与观点，欢迎在评论区留言探讨。记得点赞，加关注哦，感谢您们的阅读。