世界最大口徑望遠鏡

世界最大口徑射電望遠鏡（FAST）建設工程自2011年初開始，建設工程地點在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣實現圈樑順利合龍。該望遠鏡口徑為500米、占地約30個足球場大小。項目2008年12月26日奠基，預計2016年9月建成。

基本介紹

• 中文名：世界最大口徑望遠鏡
• 外文名：Five hundred meters Aperture Spherical Telescope
• 口徑：500米
• 占地：約30個足球場大小
• 奠基時間：2008年12月26日

簡介

日前，世界最大口徑球面射電望遠鏡建設工程在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣實現圈樑順利合龍。該望遠鏡口徑為500米、占地約30個足球場大小。項目2008年12月26日奠基，預計2016年9月建成。

技術原理

世界最大口徑射電望遠鏡（FAST）建設工程自2011年初開工以來進展順利，建設規模已初具雛形。

FAST全稱為Five hundred meters Aperture Spherical Telescope（500米口徑球面射電望遠鏡），這具望遠鏡是國家科教領導小組審議確定的國家九大科技基礎設施之一，採用我國科學家獨創的設計和我國貴州南部的喀斯特窪地的獨特地形條件，建設一個約30個足球場大的高靈敏度的巨型射電望遠鏡。FAST建成後將成為世界上最大口徑的射電望遠鏡，FAST與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，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。作為世界最大的單口徑望遠鏡，FAST將在未來20～30年保持世界一流設備的地位。

內部構造

FAST對Arecibo型天線的重要創新在於主反射面面板的主動性，以此實現望遠鏡的寬頻帶和全偏振能力；饋源及其支撐系統的簡化，使FAST對天體和太空飛行器的跟蹤範圍得到大大的擴充。（右圖為FAST創新設計方案：1—主反射面, 2—饋源, 3—Stewart平台, 4—饋源艙, 5—懸索, 6—滑輪, 7—支承塔, 8—纏繞輪及伺服系統）

大：射電望遠鏡圈樑順利合龍。小圖：效果圖

FAST總體性能如下：

台址：經度~106°E，緯度~26°N，海拔~1000 米

反射面口徑：~500米，球冠開口~120°，球面曲率半徑~300米

有效照明口徑：~300米

最大天頂角：50°

工作頻率（GHz）：0.3~1.72, 2.15~2.35, 2.8~3.3, 4.5~5.1, (5.7~6.7, 8.0~8.8)

指向跟蹤精度：4角秒

射電天文學誕生於20世紀30年代初。1932年，美國無線電工程師卡爾·央斯基 (Karl Guthe Jansky，1905-1950)用無線電天線探測到了來自銀河系中心（人馬座方向）的射電輻射，人類打開了傳統光學波段之外進行天文觀測的第一個視窗。射電望遠鏡通過接收來自宇宙中的電波信號來獲取並分析各種信息。射電望遠鏡由定向天線或天線陣、饋電線、高靈敏度接收機和記錄儀等部分組成。天線或天線陣將收集到的天體電波，經過饋電線送到接收機上；接收機具有極高的靈敏度和穩定性，它將微弱的天體電波高倍放大後進行檢波，再將高頻信號轉變為低頻形式記錄下來。射電望遠鏡按天線結構的不同可分幾個類型，如拋物面天線，射電干涉儀，甚長基線干涉儀和綜合孔徑系統等。這些技術是20世紀60年代後發展起來的。

科學價值

FAST作為一個多學科基礎研究平台，有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣，觀測暗物質和暗能量，尋找第一代天體。能用一年時間發現約7000顆脈衝星，研究極端狀態下的物質結構與物理規律；有希望發現奇異星和夸克星物質；發現中子星——黑洞雙星，無需依賴模型精確測定黑洞質量；通過精確測定脈衝星到達時間來檢測引力波；作為最大的台站加入國際甚長基線網，為天體超精細結構成像；還可能發現高紅移的巨脈澤星系，實現銀河系外第一個甲醇超脈澤的觀測突破；用於搜尋識別可能的星際通訊信號，尋找地外文明等等。

天文發現

FAST在國家重大需求方面有重要套用價值。把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊數據下行速率提高100倍。脈衝星到達時間測量精度由目前的120納秒提高至30納秒，成為國際上最精確的脈衝星計時陣，為自主導航這一前瞻性研究製作脈衝星鐘。進行高解析度微波巡視，以1Hz的解析度診斷識別微弱的空間訊號，作為被動戰略雷達為國家安全服務。作為“子午工程”的非相干散射雷達接收系統，提供高解析度和高效率的地面觀測；跟蹤探測日冕物質拋射事件，服務於太空天氣預報。

FAST研究涉及了眾多高科技領域，如天線製造、高精度定位與測量、高品質無線電接收機、感測器網路及智慧型信息處理、超寬頻信息傳輸、海量數據存儲與處理等。FAST關鍵技術成果可套用於諸多相關領域，如大尺度結構工程、公里範圍高精度動態測量、大型工業機器人研製以及多波束雷達裝置等。FAST的建設經驗將對我國製造技術向信息化、極限化和綠色化的方向發展產生影響。

有了FAST，邊遠閉塞的黔南喀斯特山區將變成世人矚目的國際天文學術中心，成為把貴州展現給世界的新視窗。以FAST為主體的天文科普基地將推進我國西部、甚至全國的科普工作，教育青少年、宣傳公眾與決策層，為科教興國的長遠戰略目標服務。

經濟發展

該項目落戶貴州，使貴州鋁廠、貴州振華集團、江南航天集團、貴州航空工業集團等企業和貴州科學院、貴州大學等科研院校有機會直接參與該項目建設。為貴陽市以全力支持國家超大型科學裝置建設為切入點謀求重大發展機遇、加速提升我市科技經濟水平，開闢了新渠道。對我市裝備製造業、鋁工業結構升級有重大意義。

（一）加快提升鋁工業和裝備製造業的創新能力。藉助FAST設計和建設，實施“FAST關鍵材料及製品的研發及套用”項目，把我市開發的新型高強度鋁合金套用於大型科學裝置，助推國家科技支撐計畫項目《高性能鋁合金及其製造工藝技術開發》成果快速產業化和推廣套用，將大大加快貴州省系列化高性能鋁合金研發套用步伐，提升高性能鋁材料和結構、航空航天等高科技領域的深度開發能力，鍛鍊、提高省、市科技人才隊伍素質。

（二）加快本地鋁材料高新技術企業的成長和高性能高科技鋁產業鏈的形成。實施“FAST關鍵材料及製品的研發及套用”項目，將對貴州省鋁材料工程技術研究中心的成長和升級起到強有力的推動作用，使其形成完整的“研發-中試-放大-產業化”中心線，進而加快貴陽市“鋁-高性能鋁合金(結構和功能材料)-軍工-航空航天-高科技-關聯產業”這一新型產業鏈的形成，解決長期以來限制貴州省鋁工業結構升級的重大瓶頸，推動關聯產業聚集和升級。

（三）促進我市機電行業和三大軍工企業的技術進步和技術升級。實施“FAST關鍵材料及製品的研發及套用”項目，將培育出多種以新型高強鋁合金為基體的標準輕強結構件、傳動件和連線件等，為機電行業和三大軍工企業實現低成本技術升級創造一次重大歷史機遇。