本報(bào)記者見證“超級(jí)天眼”睜開

本報(bào)赴貴州特派記者　劉揚(yáng)

有著“超級(jí)天眼”之稱的中國全自主建造500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST項(xiàng)目）9月25日在貴州省平塘縣舉行落成啟用儀式，正式“睜開”了它的觀天巨目?！董h(huán)球時(shí)報(bào)》記者有幸零距離感受了這個(gè)世界級(jí)天文望遠(yuǎn)鏡的獨(dú)特魅力。

“超級(jí)天眼”有三項(xiàng)世界之最

24日，《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者走進(jìn)位于貴州省黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)的FAST項(xiàng)目所在地。在去往FAST的盤山公路路口，《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者看到當(dāng)?shù)卣畼淞⒌囊粋€(gè)巨大警示牌：您已進(jìn)入電磁波寧靜保護(hù)區(qū)。它意味著FAST項(xiàng)目啟用之后，方圓5公里之內(nèi)的手機(jī)信號(hào)等電磁輻射都將被屏蔽，在路口還可以看到紅色的電話亭，這應(yīng)該就是為沒有手機(jī)信號(hào)之后人們進(jìn)行聯(lián)絡(luò)而準(zhǔn)備的。

雖然《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者曾經(jīng)在媒體上多次看到FAST的全景照片，但真的置身其中時(shí)，還是不禁被它的巨型體格震撼得說不出話來。“天眼”更像一個(gè)相當(dāng)于30個(gè)足球場大小的“大鍋”，穩(wěn)穩(wěn)地被放在喀斯特天然洼坑中。

同行的FAST項(xiàng)目測控系統(tǒng)工程師翟學(xué)兵介紹說，F(xiàn)AST工作的基本原理是把外太空的射電信號(hào)經(jīng)過反射面反射聚焦到饋源艙里面，經(jīng)過處理后再傳回總控室。反射面由4450個(gè)邊長10-12米的三角形主動(dòng)反射單元組成，每個(gè)反射單元背后都有一根與地面相連的下拉索，隨著下拉索的張緊或放松就能改變反射面的角度。為確定反射單元是否移動(dòng)到位，F(xiàn)AST動(dòng)用了高精度激光測量設(shè)備。

據(jù)介紹，F(xiàn)AST有三項(xiàng)世界之最，第一項(xiàng)是選址在貴州喀斯特天然地貌，省去了大量人工開挖的工作量。第二項(xiàng)是主動(dòng)反射面可以利用2400個(gè)節(jié)點(diǎn)下方的下拉索和促動(dòng)器裝置，進(jìn)行有效變形。第三項(xiàng)就是輕型饋源支持系統(tǒng)，使用六個(gè)塔來懸掛和調(diào)整饋源艙。這個(gè)設(shè)計(jì)可不簡單，要知道世界第二大的美國“阿雷西博”305米口徑望遠(yuǎn)鏡的饋源平臺(tái)足足有上千噸重，如果按照美國人的設(shè)計(jì)思路，F(xiàn)AST的饋源平臺(tái)將達(dá)到近萬噸。而由于FAST采用輕型饋源支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，饋源艙平臺(tái)的重量僅為30噸。與德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，F(xiàn)AST的靈敏度提高約10倍；與美國“阿雷西博”305米望遠(yuǎn)鏡相比，其綜合性能則提高了10倍。

對(duì)環(huán)境影響有多大？

中國在FAST項(xiàng)目建設(shè)過程中獲得了國內(nèi)外科學(xué)界的贊賞，但也招致了一些無端的猜測和攻擊，有些西方媒體甚至試圖讓FAST背上“輻射傷人、破壞環(huán)境”之類的“黑鍋”。

翟學(xué)兵介紹說，為防止外來無關(guān)人員侵入，F(xiàn)AST外圍安裝了防護(hù)網(wǎng)，但這些防護(hù)網(wǎng)之內(nèi)的植物都會(huì)盡量保留。他指著一個(gè)三角形的反射單元向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹說，反射面板上有很多透光的小孔，就如同篩子，可達(dá)到50%的透光率。這樣做既可以減輕重量和風(fēng)阻，又能保證植被的正常生長?！董h(huán)球時(shí)報(bào)》記者看到在望遠(yuǎn)鏡主體所在的天然洼地中，生長著很多綠色植物，它們對(duì)坑底的水土保持起到有利作用。

對(duì)于《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者提出的FAST是否會(huì)對(duì)人體造成影響的提問，翟學(xué)兵非?？隙ǖ乇硎?，望遠(yuǎn)鏡對(duì)于人體健康不會(huì)構(gòu)成影響。因?yàn)镕AST是通過接收來自宇宙的電波來獲得宇宙的信息。“我們最擔(dān)心的就是其他電磁波干擾望遠(yuǎn)鏡接收信號(hào)的精度，26日之后游客可到指定觀景臺(tái)上眺望FAST，但手機(jī)等會(huì)產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備都不允許被帶進(jìn)相關(guān)區(qū)域”。FAST的科研人員也將通過有線電話進(jìn)行溝通。

FAST工程饋源支撐系統(tǒng)副總工潘高峰對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者表示，這么復(fù)雜的系統(tǒng)有很多用電設(shè)備，不可避免會(huì)產(chǎn)生一定的電磁波，但在觀測過程中，首先要防止外界對(duì)FAST的干擾，而不是擔(dān)心FAST會(huì)對(duì)周邊產(chǎn)生輻射影響。他用一個(gè)很生動(dòng)的對(duì)比來說明射電望遠(yuǎn)鏡的輻射水平：人類研制出射電天文望遠(yuǎn)鏡以來的世界所有射電望遠(yuǎn)鏡接收到的能量還翻不起一頁書，所以這種能量水平對(duì)于人體是沒有傷害的。

FAST到底能干什么？

美國有線電視新聞網(wǎng)25日興奮地猜測說，中國最大的天文望遠(yuǎn)鏡將開始搜尋外星人！英國《衛(wèi)報(bào)》則形容說，這代表著中國天文能力的一次飛躍，“未來可能的發(fā)現(xiàn)甚至超出我們最瘋狂的想象”。翟學(xué)兵對(duì)此表示，尋找外星人和地外生命是FAST項(xiàng)目的研究課題之一，此外尋找脈沖星、深空探測都是它的目標(biāo)。由于它的超強(qiáng)探測精度，它可以接收到宇宙誕生之初的信號(hào)。25日之后，F(xiàn)AST將開始正式運(yùn)行和調(diào)試。不過這么大型的天文觀測設(shè)備，涉及大量分系統(tǒng)，為讓它達(dá)到最佳觀測狀態(tài)，需要經(jīng)過1-2年的調(diào)試過程。

FAST項(xiàng)目科學(xué)家李菂此前接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》采訪時(shí)表示，和發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”的設(shè)備一樣，F(xiàn)AST的主要目標(biāo)不是在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，而是探測宇宙中的遙遠(yuǎn)信號(hào)和物質(zhì)，比如宇宙中間的氣體、微波激光以及脈沖星，實(shí)現(xiàn)對(duì)宇宙物質(zhì)成分和演化歷史最基本的理解。國家天文臺(tái)宇宙暗物質(zhì)與暗能量研究團(tuán)組首席科學(xué)家陳學(xué)雷表示，“脈沖星就像天體物理實(shí)驗(yàn)室，很多最極端的現(xiàn)象就發(fā)生在那里。另外，引力波會(huì)使脈沖到達(dá)時(shí)間發(fā)生變化。如果我們能觀測到全天的脈沖星或者某一方向上的多個(gè)脈沖星周期發(fā)生變化，就能探測到引力波?！?/p>

中科院院士武向平表示，隨著FAST的建成，中國將加入國際引力波探測行列，并會(huì)把脈沖星計(jì)時(shí)引力波探測的靈敏度提高2至3倍，提高低頻引力波的探測幾率。他預(yù)測該領(lǐng)域未來幾年將有重大突破。▲

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探秘FAST的“最強(qiáng)大腦”

天文學(xué)作為最先經(jīng)歷信息爆炸的科學(xué)領(lǐng)域之一，歷來以數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜著稱。而FAST作為射電天文學(xué)界的“世界第一天眼”，其對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算的需要同樣也是“天文級(jí)”的。那又是一個(gè)什么樣的“最強(qiáng)大腦”在支撐著宏大項(xiàng)目背后海量的數(shù)據(jù)處理需求呢？

在距離FAST望遠(yuǎn)鏡一公里左右的地方，有座四層小樓，這就是有著“FAST大腦”之稱的綜合觀測樓。據(jù)中科院國家天文臺(tái)副臺(tái)長鄭曉年介紹，綜合觀測樓原來就是一塊三角形的洼地，選址在這里是為了最大程度減少破壞環(huán)境，也能更好地融入環(huán)境。在總控觀測室，《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者看到由15塊LED大屏幕組成的監(jiān)控設(shè)備正在實(shí)時(shí)顯示FAST各個(gè)系統(tǒng)的工作情況，科研人員在這里就可以對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行所有操作，比如饋源艙的升降，反射面下拉索的控制調(diào)整，而FAST接收到的射電信號(hào)也將通過饋源接收艙回傳到這里。

從總控觀測室出來之后，《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者走進(jìn)了FAST的數(shù)據(jù)機(jī)房，據(jù)工作人員介紹，短期內(nèi)，F(xiàn)AST的計(jì)算性能需求至少需達(dá)到每秒200萬億次以上，存儲(chǔ)容量需求達(dá)到10PB（1PB相當(dāng)于1000TB）以上。而隨著時(shí)間推移和科學(xué)任務(wù)的深入，其對(duì)計(jì)算性能和存儲(chǔ)容量的需求將爆炸式增長，數(shù)據(jù)量和計(jì)算量更是會(huì)“大得驚人”?！霸S多天文學(xué)家或多或少都曾因數(shù)據(jù)處理‘無機(jī)可用而叫苦不迭。FAST項(xiàng)目則不存在這個(gè)問題。”曙光FAST計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)師卜景德對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹，F(xiàn)AST在設(shè)計(jì)之初便將配套的超算中心規(guī)劃在內(nèi)，曙光公司就是共建單位之一。目前機(jī)房的處理能力完全滿足FAST未來一年左右觀測數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和初步分析處理的需求。

卜景德說，“曙光未來還將針對(duì)FAST的需求特點(diǎn)繼續(xù)在數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理的性能優(yōu)化、系統(tǒng)的功耗控制和快速交付等方面加強(qiáng)研發(fā)，以滿足未來FAST運(yùn)行和相關(guān)科學(xué)研究需求?！彼硎荆阒行牡慕尤刖拖袷墙o“天眼”連接上了計(jì)算“大腦”，將FAST探測到的未知信息處理成人類可解讀的內(nèi)容?！?/p>

（劉揚(yáng)）