在贵州省黔南市平塘县克度镇的喀斯特地貌中，隐藏着一座巨大的科学工程，它如同一只巨大的眼睛，凝视着遥远的宇宙，探索着那些神秘的星辰，将人类“视界”延伸到百亿光年之外。这就是中国天眼FAST。

　　“中国天眼”自投入运行以来，已发现的新脉冲星数量突破1000颗，超过同一时期国外其他望远镜发现脉冲星数量的总和。

什么是“中国天眼”?

　　在贵州黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼(dàng)洼地，坐落着一个相当于30个标准足球场大的观天利器，它就是一台500米口径球面射电望远镜。人们给他起了一个形象的名字“中国天眼”，缩写为FAST，含义就是“快”。

　　光，是生活的必需品，是我们认识世界的途径，光学望远镜的“眼睛”能帮助我们将光转化成能够理解的内容。“射电”一词听上去高大上，实际上只是光的另一种形式，光和射电有个统一的名字——电磁波。我们平时使用的手机信号、Wi-Fi信号、电视信号等都属于电磁波，只是它们的频率不同。

　　可见光的频率要高于射电的频率，射电望远镜与卫星电视天线接收器的原理相差无几，用于接受电磁波信号。光同时具有波动性和粒子性，即光的波粒二象性，光的波动性在低能端占据主要地位，FAST能接收到的信号的最高频率是3GHz，如果把光的波长当作光子直径，在1.5GHz下，FAST接收到的光子直径约为20厘米，与篮球尺寸相当。

　　望远镜的观测水平由两个重要指标决定：分辨率和灵敏度。口径越大，望远镜的空间分辨率就越高。由于光学和射电接收到的光的频率不同，光学波段数米到数十米的通光口径可以带来很高的空间分辨率，但在射电波段，由于接收的电磁波的波长较长，想增加一台单口径射电望远镜的分辨率，只能提高它的尺寸。

“中国天眼”如何设计建造的?

　　FAST的最初构想来自阿雷西博望远镜。与阿雷西博望远镜的球面反射结构不同，FAST的反射面是可调节的。要知道，球面结构如果没有主光轴，对应的“球差”会很大。从一个方向照射来的平行光，经过球面反射，反射光线会聚焦在经过球心的一条线上，这条线便是球面反射的“焦线”，它会损失信号的强度和探测的灵敏度。阿雷西博后期为了修正“球差”，在桁架结构上增加了两面镜子，将焦线变成一个焦点，相当于戴上了一副提高视力的“眼镜”。而FAST采用主动反射面技术，能实时将300米范围内的球面变成抛物面，避免球形反射面带来的“球差”，这样就不用同阿雷西博望远镜那样戴上“近视镜”。

　　2016年9月，经过5年半的建造，FAST经过各系统的联合调试，终于迎来了第一缕光。坐落于我国贵州大窝凼的天眼诞生了，开始用好奇和探索的目光窥探宇宙奥秘。

中国天眼的应用

　　FAST的主要科学目标包括：

　　(1)寻找脉冲星和脉冲星的行星：FAST的高灵敏度使其成为寻找脉冲星和行星的理想工具。通过监测脉冲星的脉冲信号，科学家可以了解它们的性质和分布。

　　(2)研究中微子星系：FAST有助于研究中微子星系的结构和演化，从而深入了解宇宙的起源和演化过程。

　　(3)探索原始宇宙：FAST可以帮助科学家观测原始宇宙的射电信号，揭示宇宙大爆炸之后的演化历程。

　　(4)搜索地外文明信号：FAST的高灵敏度使其成为搜索地外文明信号的工具之一，有望在广域范围内进行搜索。

“中国天眼”能看到什么、听到什么?

　　FAST若想看得见、看得清，不能只有“眼睛”结构，还得有关键的“视网膜”，它是将光信号转化为电信号的结构。馈源仓中的设备便起到“视网膜”的作用，将射电望远镜、收音机、卫星天线接收器区分开。FAST目前搭载的馈源为19波束接收机，每一波束能接收到天空中一个范围的信号，19个波束相互拼加，得到的总面积便是FAST的目光所及。19波束接收机在收到信号后，将信号发送到后端处理系统中，后端处理系统就像乐高积木，每个积木作用不同，将原始信号转换成符合科学目标的数据，供天文学家进行分析。

　　天眼看到的星辰与使用光学望远镜看到的景象不同。大家或许有使用双筒望远镜观望星空的经历，星光在镜片中折射、反射，进入我们的眼睛，或被我们拍照留存。对于FAST来说，19波束接收机馈源传入后端的是电子信号。FAST生成的图像比光学更复杂，通过记录辐射场的场强分布、流量强度进行推演，最终生成包含磁场信息和辐射场强的图像。

　　FAST不只能“看”到星辰的图像，还能收集到它丰富的声音。如同我们的手机接到电话时，首先接收到的是电磁波，电磁波经过处理转化成声音才传入人耳。脉冲星的观测与手机接听电话有些相似，脉冲信号持续时间很短，呈现出一个个小尖峰形状。脉冲星在时间上是周期性的，每隔一个时间间隔，就会出现一个脉冲信号。当FAST指向一颗脉冲星时，如果把一个个辐射的尖峰放在时间坐标轴上转化成音频，会听到脉冲星规律地发出类似心跳的周期音讯。

　　不仅如此，FAST也在进行地外文明搜索计划，殷勤地记录着看到的天空，将数据送至后端大脑进行分析处理，在海量信号中筛选出异常信号，试图在这些信号中发现可能存在的地外文明。星辰中还有许多新奇事物等待着人类探索，未来FAST将会极大程度助力人类探索的脚步。

　　(朱禹豪)

　　在贵州省黔南市平塘县克度镇的喀斯特地貌中，隐藏着一座巨大的科学工程，它如同一只巨大的眼睛，凝视着遥远的宇宙，探索着那些神秘的星辰，将人类“视界”延伸到百亿光年之外。这就是中国天眼FAST。

　　“中国天眼”自投入运行以来，已发现的新脉冲星数量突破1000颗，超过同一时期国外其他望远镜发现脉冲星数量的总和。

什么是“中国天眼”?

　　在贵州黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼(dàng)洼地，坐落着一个相当于30个标准足球场大的观天利器，它就是一台500米口径球面射电望远镜。人们给他起了一个形象的名字“中国天眼”，缩写为FAST，含义就是“快”。

　　光，是生活的必需品，是我们认识世界的途径，光学望远镜的“眼睛”能帮助我们将光转化成能够理解的内容。“射电”一词听上去高大上，实际上只是光的另一种形式，光和射电有个统一的名字——电磁波。我们平时使用的手机信号、Wi-Fi信号、电视信号等都属于电磁波，只是它们的频率不同。

　　可见光的频率要高于射电的频率，射电望远镜与卫星电视天线接收器的原理相差无几，用于接受电磁波信号。光同时具有波动性和粒子性，即光的波粒二象性，光的波动性在低能端占据主要地位，FAST能接收到的信号的最高频率是3GHz，如果把光的波长当作光子直径，在1.5GHz下，FAST接收到的光子直径约为20厘米，与篮球尺寸相当。

　　望远镜的观测水平由两个重要指标决定：分辨率和灵敏度。口径越大，望远镜的空间分辨率就越高。由于光学和射电接收到的光的频率不同，光学波段数米到数十米的通光口径可以带来很高的空间分辨率，但在射电波段，由于接收的电磁波的波长较长，想增加一台单口径射电望远镜的分辨率，只能提高它的尺寸。

“中国天眼”如何设计建造的?

　　FAST的最初构想来自阿雷西博望远镜。与阿雷西博望远镜的球面反射结构不同，FAST的反射面是可调节的。要知道，球面结构如果没有主光轴，对应的“球差”会很大。从一个方向照射来的平行光，经过球面反射，反射光线会聚焦在经过球心的一条线上，这条线便是球面反射的“焦线”，它会损失信号的强度和探测的灵敏度。阿雷西博后期为了修正“球差”，在桁架结构上增加了两面镜子，将焦线变成一个焦点，相当于戴上了一副提高视力的“眼镜”。而FAST采用主动反射面技术，能实时将300米范围内的球面变成抛物面，避免球形反射面带来的“球差”，这样就不用同阿雷西博望远镜那样戴上“近视镜”。

　　2016年9月，经过5年半的建造，FAST经过各系统的联合调试，终于迎来了第一缕光。坐落于我国贵州大窝凼的天眼诞生了，开始用好奇和探索的目光窥探宇宙奥秘。

中国天眼的应用

　　FAST的主要科学目标包括：

　　(1)寻找脉冲星和脉冲星的行星：FAST的高灵敏度使其成为寻找脉冲星和行星的理想工具。通过监测脉冲星的脉冲信号，科学家可以了解它们的性质和分布。

　　(2)研究中微子星系：FAST有助于研究中微子星系的结构和演化，从而深入了解宇宙的起源和演化过程。

　　(3)探索原始宇宙：FAST可以帮助科学家观测原始宇宙的射电信号，揭示宇宙大爆炸之后的演化历程。

　　(4)搜索地外文明信号：FAST的高灵敏度使其成为搜索地外文明信号的工具之一，有望在广域范围内进行搜索。

“中国天眼”能看到什么、听到什么?

　　FAST若想看得见、看得清，不能只有“眼睛”结构，还得有关键的“视网膜”，它是将光信号转化为电信号的结构。馈源仓中的设备便起到“视网膜”的作用，将射电望远镜、收音机、卫星天线接收器区分开。FAST目前搭载的馈源为19波束接收机，每一波束能接收到天空中一个范围的信号，19个波束相互拼加，得到的总面积便是FAST的目光所及。19波束接收机在收到信号后，将信号发送到后端处理系统中，后端处理系统就像乐高积木，每个积木作用不同，将原始信号转换成符合科学目标的数据，供天文学家进行分析。

　　天眼看到的星辰与使用光学望远镜看到的景象不同。大家或许有使用双筒望远镜观望星空的经历，星光在镜片中折射、反射，进入我们的眼睛，或被我们拍照留存。对于FAST来说，19波束接收机馈源传入后端的是电子信号。FAST生成的图像比光学更复杂，通过记录辐射场的场强分布、流量强度进行推演，最终生成包含磁场信息和辐射场强的图像。

　　FAST不只能“看”到星辰的图像，还能收集到它丰富的声音。如同我们的手机接到电话时，首先接收到的是电磁波，电磁波经过处理转化成声音才传入人耳。脉冲星的观测与手机接听电话有些相似，脉冲信号持续时间很短，呈现出一个个小尖峰形状。脉冲星在时间上是周期性的，每隔一个时间间隔，就会出现一个脉冲信号。当FAST指向一颗脉冲星时，如果把一个个辐射的尖峰放在时间坐标轴上转化成音频，会听到脉冲星规律地发出类似心跳的周期音讯。

　　不仅如此，FAST也在进行地外文明搜索计划，殷勤地记录着看到的天空，将数据送至后端大脑进行分析处理，在海量信号中筛选出异常信号，试图在这些信号中发现可能存在的地外文明。星辰中还有许多新奇事物等待着人类探索，未来FAST将会极大程度助力人类探索的脚步。

　　(朱禹豪)