揭示五百米口径球面射电望远镜是如何诞生的

2016年9月25日，世界上最大的500米球面射电望远镜(FAST)在中国贵州的一个偏远山区和深谷建成，成为我国重大科学基础设施项目建设史上的里程碑，创造了世界大型射电望远镜建设史上的新纪录。2021年初，中国宣布FAST从2021年4月1日起正式向全球科学界开放，中国的“天眼”成为“世界之眼”，让全世界的科学家兴奋不已。

近日，在上海科技教育出版社出版的《天眼工程——大射电望远镜FAST追梦实录》一书中，FAST项目核心成员、中科院FAST重点实验室主任彭波通过300张张珍贵图片和大量第一手资料，从整体体验的角度还原了“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”的诞生过程。

为什么要建造它？

1993年在日本京都举行的国际射电科学联合会(URSI)会议期间，来自10个国家的天文学家经过讨论达成共识，即建设接收面积一平方公里的大型射电望远镜阵列，并对宇宙起源、微波背景辐射、红移等问题进行深入研究。这个项目体现了科学家的想象力，同时也有很大的风险。没有广泛的国际合作，这是一项投资巨大、技术复杂、难以实现的重大科学工程。

当时，中国天文学家吴生银参加了会议。回国后，他与南等科学家合作，在中国建造了世界上第一台500米大型射电望远镜。

当时国内射电望远镜的最大直径只有25米。建设FAST的大胆设想提出后，得到了国家相关部门的积极响应。1995年底，中国无线电“大望远镜”促进委员会成立。王守官、南、彭波等。是中老年科学家的代表，他们以强烈的科学家良知和责任感投身于艰苦奋斗。

FAST英文称为“五挂米快速球面射电望远镜”，中文称为“500米球面射电望远镜”。为什么是500米？

1997年初，课题组逐步细化了“天眼”的主要性能指标，包括观测频段和口径。

当时世界上最大的射电望远镜是美国阿雷西博望远镜，单孔约305米，照明孔径约200米，最大天顶角约20度。“天眼”应该等于甚至高于它的整体表现才能吸引人。

经过精确计算，“天眼”的有效孔径要达到300米，整体孔径必须达到519米，这样才有30的天顶角。如果我们继续扩大到40天顶角，领航望远镜的孔径将达到560米。综合考虑成本等各种因素，最终项目建议书明确：FAST口径为500m。

你为什么选择贵州平塘？

人们经常问，为什么大型射电望远镜的选址选在贵州。你为什么选择平塘县的洼地？

事实上，经过无数次的研究和调查，只有在无人居住的山区进行了无数次的跋涉之后，这个地点才被确定下来。

为什么选择喀斯特地貌？由于喀斯特是地质发育岩性的“丘陵”地貌，由水构成，但不积水，所以是大自然的“坐便器”。为了降低大型球面反射镜望远镜的建造成本，需要利用天然岩溶洼地作为场地。

自1994年以来，中国科学院遥感研究所的地球科学家对贵州岩溶洼地进行了长期艰苦的现场踏勘和综合地质调查。根据航拍照片和地形图，他们发现了许多适合建造直径300至500米的大型射电望远镜的候选洼地。

1995年底，形成了近400个候选洼地的地形地貌基础数据库，记录了各洼地的长轴方位、长短轴比、洼地深度、周围峰顶数、直径、地理坐标、峰顶高程等数据。十几年来，选址工作人员在贵州青山绿水间跋涉，考察了最近的居民小区规模、周边植被、洼地耕地等。并且还向候选洼地附近村庄的农民询问了雨雪、冰雹、雷电、洪水等气候条件。最终，选址是在综合考虑自然地理、地貌发育控制因素、洼地形态特征、选定区域水文地质、工程地质、资源环境、电磁宁静等多方面因素后决定的。并经过多学科综合评估。

FAST是贵州的，是中国的，最终也是人类的。贵州省人民政府原副秘书长何崇远说：“花点时间读读《天眼工程》。相信读者会被FAST人的精神面貌所触动，开始思考，不断攀登科学社会经济发展的崎岖山路，不畏艰辛。”