“中國天眼”FAST望遠鏡有多牛？中科院姜鵬抖音直播科普天文知識
“中國天眼”FAST望遠鏡的建成，代表著我國天文觀測與研究水平站上新臺階。但你真正了解過這臺望遠鏡的前世今生嗎？在中科院打造的《科學公開課》抖音系列直播中，中科院姜鵬帶領網友探秘了“逐漸睜開的中國天眼”，了解世界上最靈敏的射電望遠鏡的建設歷程。
姜鵬現任中國科學院國家天文臺研究員、博士生導師，“中國天眼”FAST總工程師，主要研究方向為射電天文技術與方法，全面負責FAST望遠鏡調試、運行和維護的相關技術工作。在2月17日和2月19日兩晚的抖音直播中，姜鵬從天文學歷史說起，介紹了射電天文學的誕生和修建中國天眼FAST的原因，接著詳細講述了建造中國天眼FAST面臨的挑戰、取得的成果等。兩場直播，累計在線觀看人數達13萬。
“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙。”直播一開始，姜鵬介紹，伽利略用荷蘭人發明的望遠鏡第一次向太空瞭望標志著近代天文學開始，人類第一次知道月球并不是非常完美的圓球體，基督教的“地心說”也未必是不變的信條。而太空望遠鏡哈勃發射，打開了一扇新視野的窗戶，人類看到了更稀有的天文學現象，如子彈在星系間相互穿行而過時出現的不發光的暗物質、哈勃超深空場積分照相后留下的密密麻麻的星系等。
姜鵬介紹，央斯基通過旋轉木馬天線的監測，找到了有線電話受到干擾的穩定、暗弱的另一個干擾源，并猜測其來自于銀河系中心的射電輻射，后來雷博打造了人類有史以來真正用于天文觀測的射電望遠鏡，并印證了這個想法。從此，以光學為傳統的天文學翻開新的一頁，射電天文學誕生。在這種無線電天文學里，人們通過無線電波段去了解太空。
談及衡量望遠鏡的兩個指標靈敏度和分辨率時，姜鵬舉例說，幾公里外有幾根蠟燭，能不能看見光輝的存在是由靈敏度決定的，能看清楚是一根還是兩根是由分辨率決定的。如果要達到同樣的分辨率，就意味著射電望遠鏡的口徑要做到光學望遠鏡的上百萬倍，而這并不現實。即使后來在某一個方面做一些探索性發現，證明了銀河系是漩渦狀星系，但依然未解決分辨能力的問題。最后，雷達工程師馬丁利用綜合孔徑成像技術大幅提高了望遠鏡的分辨能力，也因此獲得諾貝爾獎。
望遠鏡的發展歷史，是追求靈敏度的歷史。從第一個9.47m的雷伯望遠鏡開始，一直到今天，更大口徑的望遠鏡一直都是科學家永無止境的追求，因為它對擴展可觀測樣本數量、回溯宇宙發展的歷史具有非常重要的作用。怎么才能建造出比阿雷西博更大的望遠鏡呢？姜鵬由此引出了建造中國天眼FAST的原因。
FAST是一個全新的概念，可以解釋成一個拋物面跟球面的機緣巧合。姜鵬進一步解釋說，先建一個基準球面，放一群微小的驅動裝置，只需要微微地改變0.47m，就會在它的局部區域形成一個300米的拋物面，余下的問題就是如何把接收機以正確姿態放在拋物面焦點上就可以了。在完成找一個合適“眼窩”臺址、反射面艱難的“取舍”、饋源支撐的循序漸進這三件事后，才能真正地把概念做成望遠鏡。
FSAT究竟有多大？——如果把它想象成一口大鍋，那么全世界每人可以分4瓶礦泉水。姜鵬告訴大家，FSAT是一套復雜耦合的系統，其歷時五年半的工程建設之路其實十分坎坷，后期的調試工作也極具挑戰。
在建設FSAT過程中，科學家們進行了建國以來最大規模的一次疲勞實驗，失敗近百次。其中，包括實施非傳統的施工方案如滑移頂推技術、纜索吊技術，建立力學模型實時模仿索網動作，解決反射面的安全問題等。再加上復雜系統功能性的整合、500米尺度下視覺上嚴絲合縫的精度、不可思議的人工挖孔樁……終于使得中國天眼在國際上具有絕對領先優勢，也在射電望遠鏡發展歷史上留下了中國人濃墨重彩的一筆。
已經運行兩年的FSAT帶我們看到了許多代表性科學成果——首次揭示了快速射電暴爆發率的能譜特征及特征能量，星際介質及恒星形成研究、脈沖星研究等。姜鵬稱，FSAT“多出成果”階段已經開啟，其在未來還可能幫助國家建立自己的碎片通量模型、自主可控時間基準體系等。
最后，姜鵬總結了FAST團隊的理念，“不能忘記的初心：做一臺好用的望遠鏡；對未來的美好愿景，希望未來我們能用好這個設備。”他告訴大家，團隊的尊嚴勝于一切，未來舞臺中心一定是科學家的，“希望大家還能記得這個100多人的團隊為這個項目付出了20多年的青春。”
據悉，《逐漸睜開的中國天眼》是中科院《科學公開課》系列直播中的一期。該節目于1月25日起，每周二、四、六晚8點在抖音直播，其精彩內容還將以頻道合集形式納入抖音青少年模式，激發更多青少年興趣。在寒假期間，抖音還發起“寒假充電計劃”，該活動聚合了故宮知識課堂、中科院《科學公開課》、北大等名校公開課、知識合集等寶藏內容。用戶在抖音搜索“寒假充電”即可看到活動頁面，瀏覽和收藏感興趣的知識內容，預約直播。
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