著名科幻小說《三體》生動(dòng)描寫了一個(gè)指向太空的射電天線陣列，其尋找地外智慧生命的神奇功能令無數(shù)科幻愛好者浮想聯(lián)翩。而在我國貴州的山區(qū)洼地，也有一只望向太空的“天眼”正在建設(shè)。這只“天眼”一旦睜開，地球人對宇宙的理解將更進(jìn)一步。

　　揭開“天眼”的神秘面紗

　　“天眼”的真名叫“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡”，英文簡稱FAST。其接收面積相當(dāng)于近30個(gè)足球場，是目前世界上在建的口徑最大、最具威力的單天線射電望遠(yuǎn)鏡。

　　親眼見到這只“天眼”并不容易。從貴陽驅(qū)車，過鄉(xiāng)鎮(zhèn)、進(jìn)山區(qū)，顛簸了2個(gè)多小時(shí)，再穿過一道十分狹窄的山口，直至天坑邊上，這只“天眼”的全貌才突然呈現(xiàn)在眼前。

　　“天眼”的“眼眶”是一圈鋼鐵結(jié)成的圈梁，登上圈梁往下看，巨大的天坑里，星羅棋布地排列著一個(gè)個(gè)“網(wǎng)結(jié)”，這些“網(wǎng)結(jié)”凌空架設(shè)、相互勾連，結(jié)成碩大的索網(wǎng)。當(dāng)4450塊反射面單元逐一在索網(wǎng)上拼裝完畢，“天眼”的“眼底”就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)天線鍋，其主反射面達(dá)25萬平方米?！疤煅邸闭峭ㄟ^這個(gè)天線鍋傾聽來自宇宙的聲音。通過巨大的天線鍋，將微弱的宇宙電波收集起來，再將收集到的信號(hào)匯聚到具有極高靈敏性的接收系統(tǒng)上，還原、轉(zhuǎn)化、分析。

　　探聽地球之外的音訊，“天眼”的能力和其大小息息相關(guān)。簡單來說，眼睛越大，看得越遠(yuǎn)?！疤煅邸钡奶炀€口徑為500米，與號(hào)稱“地面最大的機(jī)器”德國埃菲爾斯伯格100米口徑望遠(yuǎn)鏡相比，其靈敏度能提高約10倍。與被評為人類20世紀(jì)十大工程之首的美國阿雷西博300米口徑射電望遠(yuǎn)鏡相比，“天眼”的靈敏度是其2.25倍。

　　尤其特殊的是，這只“天眼”并非“死眼”，根據(jù)觀測的方向，它會(huì)拉扯索網(wǎng)來變形天線鍋。如同人類轉(zhuǎn)動(dòng)自己的眼珠，調(diào)整視線的指向，遙遠(yuǎn)的太空對它來說將不存在方向上的死角。

　　正因具備這些非同一般的特質(zhì)，業(yè)內(nèi)普遍預(yù)測，這只“天眼”將在未來10至20年保持世界一流設(shè)備的重要地位。

　　發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的過去或者未來

　　半個(gè)多世紀(jì)過去了，所有射電望遠(yuǎn)鏡收集到的能量還不夠翻動(dòng)一頁紙。通過這只“天眼”，人類究竟能發(fā)現(xiàn)什么？這是縈繞在包括天文學(xué)家在內(nèi)的很多人心中渴望的謎底。

　　中國科學(xué)院國家天文臺(tái)FAST工程首席科學(xué)家、總工程師南仁東這樣描述存在于宇宙深處的各種訊息：“宇宙空間混雜各種輻射，遙遠(yuǎn)的信號(hào)像雷聲中的蟬鳴，沒有超級(jí)靈敏的耳朵，根本就分辨不出來。”

　　而“天眼”恰恰具備這樣的非凡本領(lǐng)，哪怕是遠(yuǎn)在百億光年外的射電信號(hào)，它也有可能捕捉到。據(jù)介紹，“天眼”建成后，將有能力巡視宇宙中的中性氫、探測星際分子、觀測脈沖星、搜尋星際通訊信號(hào)。

　　所謂中性氫，就是宇宙中未聚攏成恒星發(fā)光發(fā)熱的氫原子，是一個(gè)質(zhì)子加一個(gè)電子，中性氫云團(tuán)的運(yùn)動(dòng)正反映了早期宇宙的蛛絲馬跡?！疤煅邸庇^測中性氫信號(hào)，就可能獲知星系之間互動(dòng)的細(xì)節(jié)，甚至發(fā)現(xiàn)第一代天體以及宇宙漫長發(fā)育歷程的線索。如果足夠幸運(yùn)，地球上的人類將通過“天眼”探知宇宙起源秘密，同樣也能據(jù)此分析宇宙的未來。

　　觀測脈沖星則是另一個(gè)重要領(lǐng)域。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，脈沖星是一種高速旋轉(zhuǎn)的中子星，發(fā)射出恒定的能量流，匯聚成非常窄的光束，當(dāng)星體旋轉(zhuǎn)時(shí)，光束就會(huì)如燈塔光束一般掃過太空。但這一論斷并非“鐵斷”。目前人類可以偵測到銀河系內(nèi)的脈沖星，如果可以發(fā)現(xiàn)銀河系外的樣本以及一些前所未見的脈沖星現(xiàn)象，就有可能據(jù)此產(chǎn)生突破性的理論。

　　能否發(fā)現(xiàn)外星人傳來的信號(hào)？是更多普通人關(guān)心的話題。在科幻小說里頻繁出現(xiàn)的橋段，對“天眼”來說并不是一件腦洞大開、匪夷所思的事情。此外，“天眼”還能觀測暗物質(zhì)和暗能量、精確測定黑洞質(zhì)量……這些謎團(tuán)能否揭開尚屬未知，但可以肯定的是，“天眼”睜開之后，人類在天文學(xué)上將有更多突破，宇宙圖景會(huì)更加清晰，地球人對地外空間的認(rèn)識(shí)會(huì)更進(jìn)一步。

　　仰望星空亦須腳踏大地

　　“天眼”本領(lǐng)高強(qiáng)，但要建造這樣一只視力達(dá)標(biāo)的“眼睛”，卻是難上加難。

　　首先就是選址。普通的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡往往立在高山之巔，離觀測對象更近的哈勃望遠(yuǎn)鏡甚至翱翔于太空，但“天眼”這樣的射電望遠(yuǎn)鏡則把“家”安在了地球表面的低洼之處——一個(gè)足夠深、足夠圓的“眼窩”。早在1994年，選址工作就開始了。地貌要最接近天線鍋的形狀，更方便建造；自然條件要有利于望遠(yuǎn)鏡的維護(hù)，比如不能淤積雨水；無線電環(huán)境要“干凈”，免打擾，最好還要保持絕對電波靜默……

　　經(jīng)過十幾年的考察、甄別，“天眼”最終落戶貴州黔南布依族苗族自治州平塘縣的大窩凼。這里工程開挖量最小，特有的喀斯特地質(zhì)能使雨水向地下滲透；山區(qū)人煙稀少，團(tuán)團(tuán)圍住的山峰有效屏蔽了人類社會(huì)的信號(hào)干擾。

　　“天眼”對建設(shè)施工的要求更為苛刻。記者實(shí)地探訪時(shí)，“天眼”宣布其綜合布線工程已完成，基本具備供電條件。“也就是說，‘天眼’的神經(jīng)貫通、血管通暢，工程進(jìn)入最后的沖刺階段?！敝薪ǘ猪?xiàng)目經(jīng)理王培全介紹說。做到這些絕非易事。在70度以上的峭壁上鋪設(shè)線路，沒有能站立的作業(yè)面，碗口粗的電纜和數(shù)百斤的設(shè)備只能靠人力搬運(yùn)，峭壁上的打孔、挖槽也必須用人力一寸一寸開挖……在峭壁上，各類線路足足鋪設(shè)了450公里，完成了2226個(gè)配電箱、12個(gè)中繼室、6個(gè)箱式變電站等一系列的布控安裝。

　　除了惡劣條件，建設(shè)精度是又一大考驗(yàn)?！疤煅邸钡脑O(shè)計(jì)目標(biāo)是把覆蓋30個(gè)足球場的信號(hào)，聚集在藥片大小的空間里。為此，500米口徑的巨大結(jié)構(gòu)必須實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)精度。記者在現(xiàn)場看到，吊裝機(jī)械正在將一塊邊長11米的三角形反射面單元緩慢拼裝到索網(wǎng)上。僅這個(gè)凌空的索網(wǎng)，就是目前世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也是世界上第一個(gè)采用變位工作方式的索網(wǎng)體系。其主索索段控制精度須達(dá)到1毫米以內(nèi)，主索節(jié)點(diǎn)的位置精度須達(dá)到5毫米。特別是在“天眼”轉(zhuǎn)動(dòng)“眼珠”時(shí)，與索網(wǎng)相連的2000多個(gè)小電機(jī)控制著整個(gè)變形過程，6條400多米的鋼索吊起30噸重的饋源艙，移動(dòng)范圍可達(dá)200米。在移動(dòng)過程中，每一部分的位移都要控制在毫米級(jí)，“天眼”才能正常工作。如此量級(jí)的精度控制，令人嘆為觀止。

　　要想仰望星空，就必須腳踏大地?！疤煅邸表?xiàng)目涉及大型土木、鋼結(jié)構(gòu)工程、大型機(jī)電設(shè)備等眾多交叉學(xué)科領(lǐng)域，一系列非標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)模塊被采用，科研人員和各領(lǐng)域的制造廠商密切協(xié)作、強(qiáng)力攻關(guān)、研發(fā)技術(shù)，在許多領(lǐng)域已經(jīng)取得突破進(jìn)展。人類探索遙遠(yuǎn)星空的行動(dòng)本身，也正在為推動(dòng)人類社會(huì)科學(xué)技術(shù)各方面的進(jìn)步提供新的動(dòng)力。