2021年09月18日 星期六
“天眼”开放
第3版:新民一周 2021-01-11

“天眼”开放

朱国顺

2021刚开年,一条好消息让许多科学家感到振奋。被誉为“中国天眼” 的500 米口径球面射电望远镜(FAST),将于2021 年4 月1 日正式对全球科学界开放。中国有关委员会将对申请进行评审并提出遴选建议,从8 月1 日起向他们分配观测时间,预计第一年分配给国外科学家的观测时间约占10%。

国际科学界之所以深感振奋,在于“中国天眼” 作为世界最大口径射电望远镜,比排在它后面的德国波恩100 米望远镜灵敏度高约10 倍,比美国阿雷西博 300 米望远镜综合性能高约10 倍。“中国天眼” 2020 年1 月11 日正式运行后将近一年间,新发现脉冲星超过240 颗,大大提高了人类的“视野”。“天眼” 开放,未来的“眼界” 值得期待,令科学家们浮想联翩、兴奋不已。

人类从懂事那天起,就对头顶的天空充满想象和期待。“地球中心说”、“地方天圆说”、“嫦娥奔月说” 等等,都寄托了人类对天空的猜测与想象,寄托了人类看清天空奥秘的期望。借助于光学望远镜,人们可以望见38 万公里外月球上的“山峦” 与“河湖”,以及成千上万颗闪亮的星星,但这只是宇宙间极其微不足道的一个小小角落,真正的“星辰大海”是人们的目力与光学设备远远无法企及的。

就像地球南北两极可以用指南针来测定一样,宇宙间许多星体也在不停发散电磁波,因而利用高灵敏度的设备来接收这类电磁波,就可以发现和定位新的星体。射电望远镜,就是现在人们寻找宇宙间新的星体、开展深空活动最重要的媒介。

在“中国天眼” 诞生前,美国阿雷西博 300 米望远镜被认为是性能最强大的,它曾在某个评选中被排在阿波罗工程之前,视作美国20 世纪十大工程之首。而500 米直径的“中国天眼”诞生后,球弧形表面积达到极为震撼的25 万平方米,相当于30 个足球场,灵敏度比阿雷西博高2.25 倍,综合性能是它的10 倍,意味着可以发现至今没有发现的更多星体。假设天体是在宇宙空间均匀分布的话,“中国天眼” 可观测目标数将增加约30 倍,将在未来20 ~30 年保持世界一流地位。

“中国天眼” 可以承担的使命非常繁杂,包括但不限于:发现脉冲星并建立脉冲星矩阵、将中性氢观测延伸至宇宙边缘并重现宇宙早期图像、将深空通信能力延伸至太阳系外缘行星并将卫星数据接收能力提高100 倍、参与地外文明搜寻等。

发现脉冲星并建立脉冲星矩阵,是一件极为重要事情。脉冲星是快速自转的中子星,能够发射严格周期性脉冲信号,这种信号非常稳定,如果找到一定数量的脉冲星并建立起脉冲星矩阵,可以在深空探测、星际旅行中,起到极为重要的导航作用。一般认为,“中国天眼” 一年就可以发现数千颗脉冲星,目前已发现了远达1.6 万光年的脉冲星。

中性氢原子组成的星际云,会发射出21 厘米(1420MHz)的特定谱线,可以通过高性能射电望远镜来描绘出中性氢的辐射,测出星系间重力扰动带来的星系移动,描绘出宇宙中星系的变化。

由于“中国天眼” 世界第一的灵敏度和综合性能,它可以将深空通信能力延伸至太阳系外缘行星,将深空数据接收能力提高100 倍,进而把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘。

参与地外文明搜寻,可能是最具有兴奋感的事情。基于“中国天眼” 极为强大的功能,有人测算,如果直径为15 万光年的银河系里存在外星人,最有可能发现“它们”信息的,就是“中国天眼”。2018 年,“中国天眼” 安装并调试了专门用于地外文明搜索的后端设备,试图从浩如烟海的电磁信号中,筛选出有用的信号。

某种意义上,鉴于“中国天眼” 特别强大的功能,它还可以进行空间高分辨率微波巡视,识别微弱的空间信号,此时它就是一台超强的被动战略雷达。

“天眼” 对全世界开放,是中国科技贡献与服务于全人类的里程碑。

朱国顺

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