FAST靜候來自宇宙邊緣的聲音

原標題：FAST靜候來自宇宙邊緣的聲音

上圖為2014年8月21日從FAST饋源艙處拍攝的天空（國家天文臺FAST項目團隊提供）；下圖為2016年6月28日從FAST饋源艙處拍攝的天空。新華社記者 歐東衢/攝

儘管還有兩個月的時間FAST才能正式竣工，但這個位於中國西南山區的世界第一大單口徑射電望遠鏡，早已按捺不住，在工程的最後衝刺階段便摩拳擦掌——開始接收來自宇宙的信號。

7月3日，隨著FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，即500米口徑球冠狀主動反射面射電望遠鏡）的最後一塊「鏡片」吊裝完畢，其主體工程反射面單元系統——那口「大鍋」宣告完工。

作為射電望遠鏡，FAST的基本原理和人們常見的鍋式衛星天線相差無幾，主要由反射信號的拋物面和接收信號的饋源兩大部分組成，通過「鍋」的反射聚焦，把幾平方米到幾千平方米的信號聚攏到一點上。只不過，FAST這口「鍋」更大，接收面積相當於30個足球場——為接收更微弱的宇宙信號，也只有把天線鍋造得更大。

如今「大鍋告成」，科學家未來將在這口鍋裡炒出什麼菜？那些人類用肉眼難以感受到的宇宙信號，又將給這個世界開啟一扇怎樣的窗戶？備受關注的地外文明，能否通過這口大鍋得以證實或證偽？

隨著FAST又一工程節點走進公眾視線，這些問題再次被提及。中國青年報·中青在線記者近日實地探訪並採訪相關專家試著解碼這一「觀天巨眼」。

已經接收到宇宙信號，但尚不能確認究竟是什麼

按照FAST工程設計，窪坑內鋪設數千塊單元組成500米球冠狀主動反射面，反射面通過索網帶動，可以在射電電源方向上形成300米口徑的瞬時拋物面，使望遠鏡接收機可以同傳統拋物面天線一樣處在焦點上。

如今，反射面單元完工，用FAST工程總工藝師、中國科學院國家天文臺研究員王啟明的話說，就好比500米口徑的「大鍋」建成了，300米的「碗」可以在「大鍋」裡滾來滾去，以便接收宇宙信號。

事實上，FAST在此之前的調試過程中，就已經接收到一些信號——這口大鍋的每一次調試，從某種意義上來說，都是一次信號「接收」的過程。FAST工程常務副經理、中國科學院國家天文臺副臺長鄭曉年說，這也是大科學工程的特點，即邊研究邊製造，邊調試邊使用。

目前，科學家正在對這些一手的宇宙信號進行分析處理。鄭曉年告訴記者，「現在還不能確認。要把背景的雜音過濾掉，看看它究竟『聽』到了什麼。」

畢竟，處於調試階段的「傾聽」環境不夠理想——FAST無法忍受一個充斥著電波的環境。中國科學院國家天文臺FAST工程首席科學家、總工程師南仁東曾有一個形象的說法，不要說用手機，就算是附近使用電器，或者幾十公裡外有飛機向地面發送信息，在FAST那裡都會造成一場電磁風暴。

為此，科學家們不得不把它的出生地選在貴州的偏遠山區——平塘縣克度鎮金科村，一個名為大窩凼的「天坑」裡。這裡不通電線，沒有大型工業，最近一個鄉鎮在5公裡外。

鄭曉年說，一旦FAST正式運行後，其方圓5公裡將被劃為無線電寧靜區。這意味著，可以發射無線電信號的電子設備都將被禁止使用。對這口大鍋來說，這將是一個極佳的觀測環境。

「如果有人在月球上打手機，我們也是可以聽到的。」鄭曉年以此來形容FAST的靈敏度。從理論上來看，FAST能接收到137億光年以外的電磁信號，這個距離接近於宇宙的邊緣。

根據科研團隊的設想，一旦FAST正式運行，其首要科學目標即是「觀測脈衝星」。脈衝星是大質量恆星演化的最終產物——人類未來有望把脈衝星「改造」成星際導航，為宇宙飛船指明方向。

不過，目前已觀測到的約2000顆脈衝星均在銀河系內，鄭曉年說，FAST將對準的是銀河系外的脈衝星——這對天文界來說也將是一個突破。

尋找外星人？並非沒有這個可能

號稱「看得最遠」「聽力最靈敏」的這口大鍋能收到遙遠太空外星文明的信號嗎？對這個很容易吊起大眾胃口的話題，天文界並非沒有議論。一種說法是——今後一二十年裡，如果地球接收到外星人釋放的信號，那一定有FAST的功勞。

在接受記者採訪時，鄭曉年也沒有迴避這個問題。他說，地外文明在天文學界本身還存有爭論。畢竟，科學是講究試驗可驗證的，但一些關於地外生命的可疑信號卻均因沒能重複而無法確認。

事實上，自上世紀30年代美國工程師意外發現了來自銀河系中心的射電輻射，開啟人類在傳統光學觀測之外這一新的天文窗口——射電天文觀測之後，又過去了半個多世紀，但人類目前造出的射電望遠鏡收集到的能量還不夠翻動一頁紙。

不過，不管是科學界的切實研究，還是科幻界的異想天開，人類在探索未知宇宙的道路上，從未停下前行的腳步。

剛剛完成主體工程的FAST就是一隻備受期待的「靈敏大耳朵」。FAST工程總經理、中國科學院國家天文臺臺長嚴俊說， 與號稱「地面最大機器」的德國波恩100米望遠鏡相比，FAST靈敏度提高約10倍；與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國Arecibo 300米望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍。

在FAST最後一塊「鏡片」的吊裝現場，作為受邀來現場觀摩的嘉賓，科幻作家劉慈欣對眼前的這個大傢伙感到「很震撼」。這讓他想到了自己的作品《三體》裡中國探尋外星文明的絕秘計劃——「紅岸工程」。

不少年輕的科學愛好者會把FAST與「紅岸工程」相提並論，對此，劉慈欣表示，兩者並不相同——FAST只用來接收信號而不能向外界主動發射信號，這說明現實中的人類在設計上相對謹慎。他十分期待有一天人類可以通過FAST接收到外星信號。

7月2日，鄭曉年接受記者採訪時表示，尋找地外生命的確是FAST的一個目標所在，不過，它更像是排在菜單末尾的甜點。在天文學家眼中，FAST試圖回答的是更久遠的問題，比如宇宙演化、脈衝星探測和星際分子。它將幫助解開宇宙初始混沌、暗物質分布與大尺度結構以及星系演化等領域的謎團。

「許多人類探索宇宙的未解之謎，都有望從它身上找到答案。但究竟能看到什麼，在科學研究出來之前，一切都不好說。」鄭曉年說。

FAST所在的射電天文學已是諾獎的搖籃

與光學望遠鏡相比，射電望遠鏡有不少優勢，比如，無線電波可穿透宇宙中大量存在而光波又無法通過的星際塵埃，因而射電望遠鏡可以觀測更遙遠的未知宇宙。

這也讓FAST所在的射電天文學領域處於天文研究的前沿地帶，並成為諾貝爾獎的搖籃。據了解，在諾貝爾獎歷史上，明確基於天文觀測的10項獲獎成果中，有6項出自射電望遠鏡。

按照嚴俊的說法，全新的設計思路，加上得天獨厚的臺址優勢，使FAST突破了射電望遠鏡的百米極限，開創了建造巨型射電望遠鏡的新模式，並將在未來20年至30年保持世界一流設備的地位。

那麼，FAST未來如何運行，是否會向國際同行開放共享的問題也備受關注。FAST工程辦公室主任張蜀新透露，FAST正式投入運行後，將有包括科學委員會、時間分配委員會和用戶委員會等機構來進行其科學目標和應用的管理。

具體來說，科學家如果有科研需求，可以向科學委員會提出申請，說明研究目標，研究內容以及研究觀測方法等，通過科學委員會評審後方可進行。

張蜀新還表示，FAST將向全球開放，但也會遵循國際慣例，優先選擇本國科學家的項目。鄭曉年也表示，通過觀測更深遠、更清晰的宇宙，無論是在最熱的脈衝星領域，還是在引力波探測方面，FAST都將為中國科學家帶來前所未有的機遇。

在「看得見」的應用上，隨著FAST的建成，也能夠將我國空間測控能力由月球同步軌道延伸到太陽系邊緣，將為我國火星探測等深空研究奠定重要基礎。

按照計劃，FAST將在今年9月正式竣工，隨後進入全系統的調試階段。

今天，也就是FAST主體完工的第二天，這口「大鍋」方圓5公裡內的通信基站都將暫時關閉一天——新的一次調試開始了，這也意味著，FAST將有可能迎來一批新的宇宙信號。

本報貴州平塘7月4日電