FAST望远镜已安装了部分反正面单元。记者 栾笑语摄

FAST建设施工现场，工人在高空作业。（资料图片）

建设中的FAST望远镜全貌。（资料图片）

　　著名科幻小说《三体》生动描写了一个指向太空的射电天线阵列，其寻找地外智慧生命的神奇功能令无数科幻爱好者浮想联翩。而在我国贵州的山区洼地，也有一只望向太空的“天眼”正在建设。这只“天眼”一旦睁开，地球人对宇宙的理解将更进一步。

　　揭开“天眼”的神秘面纱

　　“天眼”的真名叫“500米口径球面射电望远镜”，英文简称FAST。其接收面积相当于近30个足球场，是目前世界上在建的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜。

　　亲眼见到这只“天眼”并不容易。从贵阳驱车，过乡镇、进山区，颠簸了2个多小时，再穿过一道十分狭窄的山口，直至天坑边上，这只“天眼”的全貌才突然呈现在眼前。

　　“天眼”的“眼眶”是一圈钢铁结成的圈梁，登上圈梁往下看，巨大的天坑里，星罗棋布地排列着一个个“网结”，这些“网结”凌空架设、相互勾连，结成硕大的索网。当4450块反射面单元逐一在索网上拼装完毕，“天眼”的“眼底”就会出现一个天线锅，其主反射面达25万平方米。“天眼”正是通过这个天线锅倾听来自宇宙的声音。通过巨大的天线锅，将微弱的宇宙电波收集起来，再将收集到的信号汇聚到具有极高灵敏性的接收系统上，还原、转化、分析。

　　探听地球之外的音讯，“天眼”的能力和其大小息息相关。简单来说，眼睛越大，看得越远。“天眼”的天线口径为500米，与号称“地面最大的机器”德国埃菲尔斯伯格100米口径望远镜相比，其灵敏度能提高约10倍。与被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米口径射电望远镜相比，“天眼”的灵敏度是其2.25倍。

　　尤其特殊的是，这只“天眼”并非“死眼”，根据观测的方向，它会拉扯索网来变形天线锅。如同人类转动自己的眼珠，调整视线的指向，遥远的太空对它来说将不存在方向上的死角。

　　正因具备这些非同一般的特质，业内普遍预测，这只“天眼”将在未来10至20年保持世界一流设备的重要地位。

　　发现遥远的过去或者未来

　　半个多世纪过去了，所有射电望远镜收集到的能量还不够翻动一页纸。通过这只“天眼”，人类究竟能发现什么？这是萦绕在包括天文学家在内的很多人心中渴望的谜底。

　　国家天文台FAST工程首席科学家、总工程师南仁东这样描述存在于宇宙深处的各种讯息：“宇宙空间混杂各种辐射，遥远的信号像雷声中的蝉鸣，没有超级灵敏的耳朵，根本就分辨不出来。”

　　而“天眼”恰恰具备这样的非凡本领，哪怕是远在百亿光年外的射电信号，它也有可能捕捉到。据介绍，“天眼”建成后，将有能力巡视宇宙中的中性氢、探测星际分子、观测脉冲星、搜寻星际通讯信号。

　　所谓中性氢，就是宇宙中未聚拢成恒星发光发热的氢原子，是一个质子加一个电子，中性氢云团的运动正反映了早期宇宙的蛛丝马迹。“天眼”观测中性氢信号，就可能获知星系之间互动的细节，甚至发现第一代天体以及宇宙漫长发育历程的线索。如果足够幸运，地球上的人类将通过“天眼”探知宇宙起源秘密，同样也能据此分析宇宙的未来。

　　观测脉冲星则是另一个重要领域。目前主流观点认为，脉冲星是一种高速旋转的中子星，发射出恒定的能量流，汇聚成非常窄的光束，当星体旋转时，光束就会如灯塔光束一般扫过太空。但这一论断并非“铁断”。目前人类可以侦测到银河系内的脉冲星，如果可以发现银河系外的样本以及一些前所未见的脉冲星现象，就有可能据此产生突破性的理论。

　　能否发现外星人传来的信号？是更多普通人关心的话题。在科幻小说里频繁出现的桥段，对“天眼”来说并不是一件脑洞大开、匪夷所思的事情。此外，“天眼”还能观测暗物质和暗能量、精确测定黑洞质量……这些谜团能否揭开尚属未知，但可以肯定的是，“天眼”睁开之后，人类在天文学上将有更多突破，宇宙图景会更加清晰，地球人对地外空间的认识会更进一步。

　　仰望星空亦须脚踏大地

　　“天眼”本领高强，但要建造这样一只视力达标的“眼睛”，却是难上加难。

　　首先就是选址。普通的光学天文望远镜往往立在高山之巅，离观测对象更近的哈勃望远镜甚至翱翔于太空，但“天眼”这样的射电望远镜则把“家”安在了地球表面的低洼之处——一个足够深、足够圆的“眼窝”。早在1994年，选址工作就开始了。地貌要最接近天线锅的形状，更方便建造；自然条件要有利于望远镜的维护，比如不能淤积雨水；无线电环境要“干净”，免打扰，最好还要保持绝对电波静默……

　　经过十几年的考察、甄别，“天眼”最终落户贵州黔南布依族苗族自治州平塘县的大窝凼。这里工程开挖量最小，特有的喀斯特地质能使雨水向地下渗透；山区人烟稀少，团团围住的山峰有效屏蔽了人类社会的信号干扰。

　　“天眼”对建设施工的要求更为苛刻。记者实地探访时，“天眼”宣布其综合布线工程已完成，基本具备供电条件。“也就是说，‘天眼’的神经贯通、血管通畅，工程进入最后的冲刺阶段。”中建二局项目经理王培全介绍说。做到这些绝非易事。在70度以上的峭壁上铺设线路，没有能站立的作业面，碗口粗的电缆和数百斤的设备只能靠人力搬运，峭壁上的打孔、挖槽也必须用人力一寸一寸开挖……在峭壁上，各类线路足足铺设了450公里，完成了2226个配电箱、12个中继室、6个箱式变电站等一系列的布控安装。

　　除了恶劣条件，建设精度是又一大考验。“天眼”的设计目标是把覆盖30个足球场的信号，聚集在药片大小的空间里。为此，500米口径的巨大结构必须实现毫米级精度。记者在现场看到，吊装机械正在将一块边长11米的三角形反射面单元缓慢拼装到索网上。仅这个凌空的索网，就是目前世界上跨度最大、精度最高的索网结构，也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。其主索索段控制精度须达到1毫米以内，主索节点的位置精度须达到5毫米。特别是在“天眼”转动“眼珠”时，与索网相连的2000多个小电机控制着整个变形过程，6条400多米的钢索吊起30吨重的馈源舱，移动范围可达200米。在移动过程中，每一部分的位移都要控制在毫米级，“天眼”才能正常工作。如此量级的精度控制，令人叹为观止。

　　要想仰望星空，就必须脚踏大地。“天眼”项目涉及大型土木、钢结构工程、大型机电设备等众多交叉学科领域，一系列非标准的工业模块被采用，科研人员和各领域的制造厂商密切协作、强力攻关、研发技术，在许多领域已经取得突破进展。人类探索遥远星空的行动本身，也正在为推动人类社会科学技术各方面的进步提供新的动力。

　　（原载于《经济日报》 2015-11-19 15版）