出品：科普中國
製作：Get tech
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
從20世紀30年代初到現今，人類打開了天文觀測的新窗口，通過非傳統光學波段接收來自宇宙中的電波信號，獲取、分析各種信息。
2015年8月2日，貴州喀斯特窪地建造的500米口徑球面射電天文望遠鏡（FAST）第一塊檢測合格的反射面單元在工程現場成功吊裝，這標誌著世界最大的單口徑射電望遠鏡施工進入最後衝刺階段。
一、什麼是FAST大型天文望遠鏡
射電望遠鏡（FAST——Five hundred meters Aperture Spherical Radio Telescope）是國家科教領導小組審議確定的九大科技基礎設施之一，採用獨創設計，利用貴州喀斯特窪地的獨特地形，建設的500米口徑球面射電天文望遠鏡（FAST），約30個足球場地大的高靈敏巨型射電望遠鏡。
FAST大型天文望遠鏡發展脈絡:早在1997年，LT（SKA）中國推進委員會提出建造。1998年，FAST項目委員會正式成立。選址在貴州黔南，因為地貌最接近FAST造型，工程開口量最小，喀斯特窪地雨水向下滲透不會腐蝕望遠鏡。附近的5千米半徑內沒有鄉村，是最理想的無線電建設環境。
2015年8月2日，FAST首塊反射面單元吊裝成功。它的建成，將成為世界最大口徑的射電望遠鏡。
天文望遠鏡按照探測的電磁波分類，分為射電望遠鏡（探測無線電）、光學望遠鏡（探測可見光）、紅外線、X射線、伽瑪射線望遠鏡。
射電望遠鏡按照形態分，可以分為球面射電望遠鏡、拋面射電望遠鏡、帶形射電望遠鏡和望遠鏡陣（把單個射電望遠鏡連起來，收集單個望遠鏡的數據）。射電望遠鏡的作用主要是測量天體射電強度、放大射電信號接收機、信息記錄處理顯示系統、收集射電波的定向天線、測量頻譜、偏振量等。
拋面的射電望遠鏡和球面的射電望遠鏡的區別在於，當電磁波平行入射，拋面的射電望遠鏡把電磁波聚焦在一個點上，球面射電望遠鏡只能把電磁波聚焦在一條線上。
FAST射電望遠鏡屬於球面，望遠鏡四周有6座百米高的支撐塔，用鋼索吊起了饋源艙。射電望遠鏡，通過反射聚焦，把幾平方米到幾千平方米的信號聚攏到一點上。FAST射電望遠鏡的一大創新點，是能主動反射電磁波，在採集數據上相對進步了許多。
FAST想要實現鏡面式拋物面，進而能一次性將電磁波匯聚成點，因此整個望遠鏡鏡面是由很多塊小面板拼成，每一塊都能在一定的範圍內調整位置（如下圖右）。
中國擁有FAST的自主智慧財產權。與號稱地球最大的機器德國波恩100米望遠鏡對比，FAST的靈敏度提高了10倍；與美國Arecibo 300米望遠鏡相比，其綜合性能提高約2.25倍(美國Arecibo 300米望遠鏡被評為人類20世紀十大工程之首)。它將對國際同類設備保持20年以上的領先水平，能夠對脈衝星、類星體等各種暗弱輻射源進行更精密觀測，也有可能找到宇宙中存在的其他生命體。
三、FAST射電望遠鏡的創新
前面提到，射電望遠鏡按照形態分，可以分為球面射電望遠鏡、拋面射電望遠鏡，FAST射天望在設計之初，設定了500m的直徑，比FAST的前輩——Arecibo 305m 望遠鏡要有進步。它的主射面整體是不可動的，如果被設計成拋面，只能被動觀測掃過它的視場內源，這對於巨大的積分面積、靈敏程度的優化都是沒有益處的。但是球面設計也有缺點，球面射電望遠鏡只能把電磁波聚焦在一條線上。
FAST射電望遠鏡的創新就是主動接受電磁波。在主反射鏡的每個面板上加入實時主動的控制技術，如上文所提到的，整個望遠鏡鏡面是由很多塊小面板拼成，通過主動變形技術實時把面板形成有效照明口徑300米、焦比0.4665的旋轉拋物面，主動聚焦，增加有效的積分面積，同時還可以增加觀測俯仰範圍，增加有效積分時間。
FAST的設計目標，是把覆蓋30個足球場的信號，聚集在藥片大小的空間裡。確保鋼結構不變形就是一大挑戰，框架、索網、接收器，每一部分的位移都要控制在毫米級，FAST才能正常工作。選址在喀斯特地形下常見的「天坑」裡，遠離人煙，也是為了更好、更精準地確定信號的位置。
當然，以上的創新，只是FAST的部分創新。FAST在前輩射電望遠鏡基礎上不斷改進，相信未來會有非常出色的表現。