中国"天眼"落成，首席科学家说：这是一场华丽的冒险
原文以Daring Chinese telescope is poised to transform astronomy为标题
发表在2016年9月29日的《自然》杂志上
导语：中国500米口径球面射电望远镜 (FAST)已经落成，但是调试工作才刚刚开始。
原文作者：David Cyranoski
FAST表面由4500块左右的面板组成，可以对其中部分面板进行调整以改变望远镜的形状。图片来源：Imagine China
FAST建造于中国贵州山区一个偏远的天然洼地中，是世界上最大的单碟射电望远镜，即将开启射电天文学的发展新纪元。但是与此同时，科学家们对这一庞然大物的大胆结构也有些担忧。
“在其有效范围内，FAST将是观测地外天体的首选，”澳大利亚霍桑斯威本科技大学天体物理学家Matthew Bailes说。但是“它的设计非常激进，我们都想知道它能否达成运行目标。”
9月25日，FAST正式竣工，来自世界各地的200名左右科学家参加了落成启用仪式，率先一睹FAST的初始数据。这些数据将用于望远镜的调试排错，该过程可能将耗时三年，甚至更长时间，中国科学院国家天文台天文学家及FAST项目副经理彭勃说。
之后，世界各地的研究团队将能够申请时间来使用该望远镜，FAST首席科学家南仁东告诉《自然》。
许多天文台都对国际研究团队开放，但是天文学家们曾不确定FAST是否也会这么做。“这是获得可能的最好的科学的关键，”天文学家Jason Hessels说，他就职于位于阿姆斯特丹的荷兰射电天文研究所。
FAST的有效接收面积是位于波多黎各的阿雷西博天文台的两倍，扫描面积也将是后者的两倍（参见“观天巨眼”）。大小不同是有差别的，因为许多天体不易观测到。被称为脉冲星的自旋星和氢气星云隐藏着宇宙起源的秘密，它们会发射微弱的信号，而神秘的快速射电暴转瞬即逝。望远镜规模越大，则可以检测到更多信号，这有助于发现并描述此类天体。
来源： NASA/A. Mellinger/MPIA/A. Mejia
人们预计FAST最早成功发现的会是脉冲星，脉冲星在旋转时会周期性地发出无线电脉冲。彭勃认为，FAST将使发现的脉冲星数量在目前2600颗的基础上增加一倍有余。FAST甚至可能会发现首颗自转周期在1毫秒以内的脉冲星，美国加州理工学院天文学家Shri Kulkarni表示。他说，这“将颠覆大量致密物质物理学模型”，因为根据预测，脉冲星会在这个速度附近分解。
FAST也应该会将探测到更多毫秒脉冲星，毫秒脉冲星的自转周期为1-10毫秒，这意味着它们是堪比原子钟的计时器，Kulkarni说，他曾协助利用阿雷西博天文台发现了首颗毫秒脉冲星。FAST最终将能够长久地跟踪毫秒脉冲星，揭示由引力波引起的自转周期变化。引力波被称为时空涟漪，于今年2月首次被直接探测到。
首席科学家南仁东担心FAST的可靠性，但是提及FAST时，仍将其视为一个近乎神圣的科存在。
中国科学院国家天文台天文学家南仁东表示，FAST也将能够探测到来自外太空的可能暗示生命存在的分子，并且计划使该望远镜加入地外文明探索计划(SETI)。天文学家们表示，FAST也有可能发现一些完全意想不到的东西。
但是FAST的建设并不容易，其可靠性也还是个未知数。同阿雷西博天文台一样，FAST的碟面弯曲成一个球面。这样的表面结构建起来最容易也最省钱，而且碟面能够接收来自较广阔的一片天空的信号。但是不同于更陡的“抛物面”，球面无法将信号集中到一个点上，因此会失去焦点，这促使FAST的设计师选择了一种激进的解决方案。
阿雷西博天文台的碟面上附加了反射镜，以纠正失焦，但是如果FAST采用类似的装置，则意味着需要在其碟面上挂上1万吨金属。事实上，FAST表面由4500块左右的面板组成，通过2225个制动器可以将其中一些倾斜、调高和调低，从而形成临时的抛物面。
但是，这样使FAST变得极其复杂。美国西弗吉尼亚大学天文学家D. J. Pisano利用绿岸射电望远镜研究氢云已有十年，他表示，这台位于西弗吉尼亚的100米口径抛物面望远镜拥有2000块左右的活动面板，帮助其保持形状，但是这些面板一般只移动几厘米。“对于FAST而言，它的面板要移动好几米，”他说。“这绝对是一项挑战。”
贵州的天然岩石洼地正好适合FAST的大小。Liu Xu/Xinhua/Eyevine
甚至连南仁东也担心，FAST要真正投入科研应用，可能还需要一定的时间。“很头疼，一想到它的可靠性就很头疼，”他说。在首个测试阶段之前的几个月里，项目团队发现150多个制动器存在问题，导致与供应商发生了争吵。“不仅仅是制动器，”南仁东说。“一切都不易，一切都有风险。”
彭勃则更为乐观，说起南仁东，他表示：“我太乐观了，而他太容易持怀疑态度了。”
南仁东和彭勃一样，从20世纪90年代初FAST项目启动之时起就一直参与其中，他将FAST比作是一场冒险。在这个过程中，他曾为了争取支持而辛苦地进行巡回演讲，为了能获批使用超高分辨率GPS来选址而到处游说，还因为周围山势陡峭无法使用重型机械而不得不采用旧式施工方法。
但是，南仁东表面的苦恼难以掩盖他内心的激动之情。他为一条宣传视频写了一首诗，赞美FAST是一个近乎神圣的存在。FAST坐落的岩层“在地球上独一无二，我向你保证，”他说。他认为FAST有望发现外星生命线索 — “可能探测到地外文明”。
“我们将发现许许多多美好的事物，”他说。“这是一场华丽的冒险。”ⓝ
Daring Chinese telescope is poised to transform astronomy
Nature|doi:10.1038/537593a
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