不仅中国的天文学家为之振奋，全世界的天文学家也在紧盯FAST——寄希望于这个最大的“天眼”或许能找到外星人，并解开宇宙起源之谜。

       FAST设计综合体现了我国高技术创新能力，代表了我国天文科学领域先进水平，并将在未来20年至30年内保持世界领先地位。

       射电望远镜搜寻外星人的巨无霸

       记者：我们知道天文望远镜是非常重要的，通过它，科学家可以获取大量的天文信息，目前我国正在建造世界最大的射电望远镜，请问南老师，这种射电望远镜是用来做什么的？

       南仁东：在众多的用途中，也许公众比较感兴趣的领域是用来搜寻地外文明。地球之外的众多星体中是否还有高等文明的存在，是所有人都想知道的，也是在现代科技飞速发展的情况下，摆在科学家面前的一个重大的课题。

       那么，探寻有无高等文明的存在靠什么？我们知道，天体之间的距离是非常遥远的，人马座的比邻星是除太阳外离地球最近的一颗恒星，距离地球4.27光年，所以我们不可能发射一种能够直接到达的探测器去探索它们。

       而现代电子技术、无线电通信、计算机技术的迅猛发展，为天文学家们搜寻地外文明提供了一种好办法——利用射电波即无线电波寻找地外文明。一旦在遥远的某个恒星上有理性社会及文明存在的话，他们的活动所产生的无线电波（电磁波的一种）就会自觉不自觉地向外发送，并很可能会传到地球。如果我们在地球上建立了这种电磁波的接收装置，就可能接收到外星射电波，从而获得地外文明存在的信息。

       记者：这确实令人兴奋。那么我国这个名为FAST的、世界最大的射电望远镜将会在搜寻地外文明中起到重要作用？

       南仁东：是的，FAST是球面状的、孔径达500米的射电望远镜，即Five-hundred-meterAperture Spherical radioTelescope的英文缩略字头，建成之后将成为世界最大射电望远镜，成为搜寻地外文明最有效的利器。由于星球间的距离太远，电磁波信息会混杂在宇宙空间的各种辐射波中，以至于到达地球以后都将非常的弱（除非信号是定向发送给我们的），微弱的信号可能如同夹杂在雷声中的蝉鸣，如果接收设备不先进的话，很容易遗漏或难以分辨。所以，天文学家需要一个巨大的“耳朵”，这就是巨型射电望远镜，它可以收集极遥远的物体资料，而搜寻地外文明是射电望远镜的重要任务之一。

       记者：FAST还可以用来做什么？

       南仁东：有了射电望远镜，我们就可以通过探测宇宙天体电磁辐射来揭示天体奥秘。射电天文学家利用不断发展的射电望远镜，已经探测了许多星系的结构和大小，发现了类星体、脉冲星、星际分子和3K微波背景辐射，证实了广义相对论所预言的一些理论，如引力辐射；探测到引力透镜以及百余种存在于星际空间的无机分子和有机分子，及这些集结成团所形成的巨大的分子云等，探测了活动星系核的致密结构并发现了其中的视超光速运动，发现并广泛探测了太阳及木星的射电爆发、金星的温室效应及黑洞存在的直接观测证据。近40年中，获诺贝尔物理学奖的10项涉及天文学的项目中，就有6项直接或主要通过射电天文手段取得。可以说，射电天文学在诞生至今的70多年里，已成为重大天文发现的发祥地和天文诺贝尔奖的摇篮。

       记者：射电望远镜与其他的天文望远镜比，有什么特别之处？

       南仁东：大家可能对卫星电视接收比较了解，主要是用天线接收无线电波信号，射电望远镜原理和卫星天线相似，它通过接收来自遥远天体的电磁辐射信号，对其强度，频谱和磁场偏振进行分析和研究。简单地说，它主要由这几部分组成：收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，最后是终端设备把信号记录下来，并按特定的要求进行某些处理后显示出来，通过进一步的分析研究以了解有关天体的物理特性、环境、演化、乃至化学组成。

记者：是否可以这样理解，其他天文望远镜主要是用来“看”的，而射电望远镜主要是用来“听”的？

南仁东：其实，都可以理解为是用来“看”的，只是光学望远镜主要以用眼睛来看，看到的往往是发光或反光物体本身，物体之所以被肉眼看到，是因为其发出了可见光，可见光也是具有特定波长的电磁波，“可见光区”的波谱范围其实很窄，其两端就是我们已经较为熟悉的“红外”，“紫外”，事实上，天体的辐射覆盖整个电磁波段。所以，与接收可见光的传统光学望远镜不同，射电望远镜接收的是天体射出的几乎所有的无线电波。它既没有镜筒，也没有物镜、目镜，而是由天线和接收系统等部分组成。

       射电望远镜因具有高穿透性、观测范围广、观测距离远的特点，而成为目前天文学研究中重要观测设备，日益受到国际科学家的重视，一批有更高灵敏度、更高分辨率和更完整波段的大型射电望远镜正在各国相继实施建设或即将投入运行。

       FAST为何“花”落中国？

       记者：目前在我国正在建造FAST，它将是世界最大的射电望远镜，也是一个国际项目，那么它为什么会“花”落中国？

       南仁东：1993年国际无线电联大会上，包括我国在内的10国天文学家提出建造巨型望远镜计划。自1994年，我国天文学家提出在贵州喀斯特洼地中建造大口径球面射电望远镜的建议和工程方案，它是我国射电天文学家根据国际大环境、我国特有的地理条件、国内外合作、和工程团队不断探索，逐步研究和提出来的。这一研究工作得到了国际天文学界的广泛支持，目前我国经济实力、制造能力、天文学发展、方案设计、地质条件等许多方面都达到了可以建造这样一个大射电望远镜的条件和能力。

       记者：1994年提出建FAST的计划，为什么2008年底才开始建？

       南仁东：建造如此巨大的射电望远镜国际上没有先例，很多技术更是要靠我们自己钻研和解决，特别是在选址、主动反射面设计、馈源（注：馈源可理解为抛物面天线的焦点处设置的一个收集卫星信号的喇叭式装置）支撑系统优化、馈源与接收机及关于测量与控制技术等方面，面临巨大课题和挑战，只有这些问题解决了，才能动手建造。自1994年起，中国科学院国家天文台等20多所科研院所和知名高校，开展了对FAST的长期合作研究，同时FAST被列入首批国家知识创新工程重大项目。通过10多年的探索，完成了预研和优化研究两个环节，具备了建造世界上最大的射电望远镜的科技实力，在2006年7月，得到国家发改委正式批准。

       FAST独一无二灵敏度遥遥领先

       记者：FAST直径有500米，而目前世界最大的射电望远镜美国的 “阿雷西博（Arecibo）”的直径才300米，为什么造这么大孔径，孔径大是否代表着先进？

       南仁东：衡量射电望远镜是否先进，FAST示意图。主要的指标是灵敏度和分辨率。为提高灵敏度，常用的办法有降低接收机本身的固有噪声、增大天线接收面积、延长观测积分时间等。而分辨率则是指对临近的不同波长的射电的区分能力。怎样提高射电望远镜的分辨率呢？对单天线射电望远镜来说，天线的直径越大，分辨率越高。所以，射电天文学家一直追求大而精的反射面、尽可能低噪声的接收机、并配置适应不同观测课题的较完备的后端，以满足射电天文学发展的需要。

       FAST，主反射面由4600块三角形单元拼接成球冠，口径达到500米，接收面积相当于30个足球场，比目前最大的射电望远镜阿雷西博有效接收面积扩大了2.3倍，意味着其灵敏度分别是目前世界上几个最大的射电望远镜——VLA （美国的特大天线阵）、阿雷西博和印度GMRT（巨型米波射电望远镜）的5.4倍、2.3倍和1.5倍，其可探测射电源数在相同天空覆盖情况下增加约10倍。

       记者：FAST选址在贵州喀斯特地形的洼地中，这样的选址有何优势和特殊的作用呢？

       南仁东：台址的选定十分关键，要考察的因素很多，如气候、气象、土地利用、无线电环境、地质、人口、经济、劳动力、电力、交通、通信、网络、土地等，因为其中任何一项对今后的运行都会产生影响。所以，选址工作进行得十分慎重和充分，在贵州省政府及各界的大力支持下，历经15年的苦苦寻觅，大射电望远镜贵州选址工作完成，台址确定在贵州平塘县克度镇六水村的大窝凼洼地。这一喀斯特地区发育的洼坑，就像一个天然的巨碗，刚好盛起望远镜约20万平方米的巨型反射面。建成后的望远镜将会填满整个山谷。大窝凼不仅具有一个天然的洼地可以架设望远镜，而且喀斯特地质条件可以保障雨水向地下渗透，而不在表面淤积，腐蚀和损坏望远镜。此外，还有极端宁静的自然环境，由于无线电环境对射电望远镜影响极为重要，项目地址半径5公里之内必须保持宁静和电磁环境不受干扰。大窝凼附近没有集镇和工厂，在5公里半径之内没有一个乡镇，25公里半径之内只有一个县城，是最为理想的选择。

       记者：FAST凝聚了科研人员长时间的、艰苦卓绝的科研准备工作，这里面一定有许多我国自主创新的成果吧？

       南仁东：是的，FAST是我国天文科学领域最先进的项目，从大的方面说，它的“独一无二”包括利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；洼坑内创造性的铺设4600块单元组成500米球冠状主动反射面；将首次采用轻型索拖动机构和并联机器人，实现望远镜接收机的高精度定位。在工程技术方面，不仅继承了目前所有可能的先进技术思想,而且提出了创新性的主动反射面及光电一体化馈源支撑方案，其接收面积大大提高，还有，如它对馈源及其支撑系统的简化，使FAST对天体和航天器的跟踪范围得到大大的扩充等等。

       此外，作为一个多学科基础研究平台，FAST将在基础研究众多领域，例如宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等方向提供发现和突破的机遇。

       史上著名的“搜寻外星人”计划

       “奥兹玛”计划：20世纪60年代，人们开始尝试接收地外文明世界发出的无线电信号。美国国家射电天文台的天文学家德雷克使用一台口径为26米的射电望远镜，选择21厘米的波长来开始了星际通信实验，并被命名为 “奥兹玛”计划。德雷克对类似太阳的恒星鲸鱼座τ星波江座ε星进行了200小时观测。这一先驱性星际通信工作除环境无线电干扰引起的假警报外，没有找到地外文明存在的证据，但他为后续的研究提出了很多新的思考，例如著名的德雷克公式就是在奥兹玛计划期间构思的。

       独眼神计划：1972年提出，全面叙述了“SETI（搜寻地外生命）”的意义、方法及可能性，提出了星际无线通信是SETI唯一可行的方法，给出了最佳的频率范围。独眼神计划是射电天文史上最野心勃勃的计划。投资预算超过60亿美元，工期10年至15年。虽然该计划最终并没有得到政府资助，但它在科学和技术上对SETI的影响至今不衰。

       高分辨率微波巡视计划：这一计划拟使用像阿雷西博这样世界级的大型射电望远镜巡视100光年之内的800至1000颗类太阳恒星。其数字接收机可以同时扫描上千万个频率通道，识别微弱的讯号。这一计划背后有着明显的国防与军事目的。

       凤凰计划：该计划使用了国际上大型的低纬度射电望远镜，在微波窗口对1000颗临近的类太阳恒星进行搜索。在总共几万次的观测中，几千种接收到的信号或者与认为电磁波干扰相符合，或者被判定为环境干扰，剩下的近百种可疑信号源，后来也都证明不是星际通信。

       地外文明的搜索也许明天成功，也许永远没有音信，它的结果无法预测。如果运气不坏，我们也许能够在有生之年知道在银河系里面，我们人类是不是孤独者。但很多天文学家充满希望地认为，他们一定能够发现很多地外的朋友。

       来源：《生命世界》

       世界主要射电望远镜

       1955年，英国在曼彻斯特的焦德雷尔班克观测站建成直径76米的全可动抛物面射电望远镜，并在1957年跟踪苏联发射的第一颗人造地球卫星时发挥重要作用，从此闻名于世。

       20世纪60年代，美国在中美洲的波多黎各利用一个天然洼地建成305米直径的固定球面射电望远镜，至今仍以口径最大著称于世。

       1971年德国建成一架直径100米的全可动抛物面天线，它是目前世界上最大的一架全可动天线。

       上世纪80年代末，美国的VLA（27×25米）大型综合孔径阵在新墨西哥州落成。

       印度的GMRT（米波综合孔径阵）。

       1997年日本发射了第一台空间射电望远镜VSOP 。(记者 刘洪宇)

　　■人物档案

       南仁东，国家天文台教授，FAST项目科学家兼总工程师。