3月31日，被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）正式對全球科學(xué)界開放了，征集來自全球科學(xué)家的觀測申請。

“中國天眼”到底是什么？怎么給孩子講“中國天眼”的故事？跟著教育小新一起來了解吧~

一

“中國天眼”是眼睛嗎？

“中國天眼”其實(shí)是長得像眼睛的望遠(yuǎn)鏡，全稱叫500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。最重要的是，“中國天眼”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)哦~

二

“中國天眼”有多大？

從航拍看峰叢之中的“天眼”，就像一口圓圓的“大鍋”，這口“大鍋”有多大呢？如果把它裝滿水，全世界每人可以分到4瓶500毫升的水。

“天眼”反射面總面積25萬平方米，相當(dāng)于30個標(biāo)準(zhǔn)足球場那么大，盡管反射面板才1毫米厚，也要用掉2000多噸鋁合金，的確是大工程！

三

“中國天眼”長在哪兒呢？

“中國天眼”位于貴州平塘縣一個名叫大窩凼的喀斯特洼坑里，為什么選在這個位置呢？這背后的故事可不簡單！“中國天眼”曾是一個大膽到有些突兀的設(shè)想。20世紀(jì)90年代初，中國最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑不到30米。那時候，以南仁東為首的中國科技工作者提出了一個極富挑戰(zhàn)、近乎天馬行空的設(shè)想，得到了國家支持。他們帶著幾百幅衛(wèi)星遙感圖，幾個人踏上漫漫十年尋址路，要給望遠(yuǎn)鏡找個最合適、節(jié)約成本的“家”，光看遙感圖不行，只能用雙腳“丈量”。歷時20多年，最終在貴州省平塘縣找到了大窩凼——最適合“天眼”的深深“眼窩”。

四

“中國天眼”能看見什么？

能刺穿“光年之外”，能洞悉宇宙“前世”，這就是“中國天眼”！經(jīng)歷了調(diào)試、試運(yùn)行和正式開放運(yùn)行后，近6000個機(jī)時的觀測服務(wù)積累，“中國天眼”目前已發(fā)現(xiàn)279顆脈沖星，多次捕捉到極罕見的快速射電暴爆發(fā)。“中國天眼”有著超強(qiáng)的靈敏度，這讓它有望在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)納赫茲的引力波探測，捕捉到宇宙大爆炸時期的原初引力波，為研究宇宙大爆炸原初時刻的物理過程提供數(shù)據(jù)支撐，同時還有能力將我國深空探測及通訊能力延伸至太陽系邊緣，滿足國家重大戰(zhàn)略需求，是當(dāng)之無愧的國之重器！

五

“中國天眼”要做“眼保健操”嗎？

“中國天眼”是個大家伙，如果把反射面比作“視網(wǎng)膜”，這張膜有25萬平方米大，“眼底”還有2200多個液壓促動器扮演“神經(jīng)元”的角色，用來精確控制“視網(wǎng)膜”。這么大一只“眼睛”，工程師如何保持它的健康狀態(tài)？

關(guān)鍵在于“反射面安全評估系統(tǒng)”。團(tuán)隊利用全過程仿真技術(shù)，把整個反射面用力學(xué)模型完全數(shù)字化，“哪根促動器壞了，哪個節(jié)點(diǎn)工作不正常，都能在總控室的安全評估系統(tǒng)軟件中顯示”，并且模擬出對觀測的影響，一旦超出安全范圍會自動報警。

有了反射面安全評估系統(tǒng)，工程師可以有的放矢地給它做“眼保健操”，針對“亞健康”節(jié)點(diǎn)及時保養(yǎng)維護(hù)。這就像我們做眼保健操時，如果哪個穴位格外不舒服，就多按壓一下來緩解視疲勞。

如果問題不是出在“眼底”的液壓促動器，而是在反射面板上面怎么辦呢？工程師可以走上面板去維護(hù)嗎？答案是可以，聰明的工程師不是直接站在面板上，而是模仿“太空行走”。

這項(xiàng)技術(shù)被稱為“微重力蜘蛛人”，使用一個直徑7.6米的氦氣球?qū)⑦\(yùn)維人員的體重減少到反射面板能承受的重量，甚至“零重力”，使得人員能夠到達(dá)反射面任意地方執(zhí)行巡檢和維護(hù)作業(yè)，又不會壓壞面板。

現(xiàn)在我們知道，“天眼”不僅要做“眼保健操”，而且是一套設(shè)計精巧、智能化的“眼保健操”。

六

“中國天眼”也和我們的眼睛一樣重要嗎？

回溯原初宇宙，揭示更多宇宙奧秘，這是建造“天眼”的原動力，也是終極目標(biāo)。離原初最近，才可能離未來最近。從這個意義上說，洞穿未來的“天眼”是人類在科學(xué)前沿實(shí)現(xiàn)重大突破、加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的利器。

據(jù)中科院國家天文臺研究員、“中國天眼”首席科學(xué)家李菂介紹，“天眼”在很多領(lǐng)域具備超強(qiáng)“發(fā)現(xiàn)力”：發(fā)現(xiàn)氣體星系的數(shù)量有望在過去的基礎(chǔ)上提高10倍，發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量有望翻倍，有望發(fā)現(xiàn)新的星際分子……這使它可以驗(yàn)證很多科學(xué)規(guī)律，在引力理論，星系演化，恒星、行星乃至物質(zhì)和生命的起源等方面，都具備突破的潛力。

“天眼”觀測的是來自遙遠(yuǎn)天體的微弱電磁信號，要求臺址電磁干擾水平極低，必須減少常規(guī)強(qiáng)干擾源，控制小功率干擾源，防止噪聲背景惡化，預(yù)防偶發(fā)干擾。

為了讓望遠(yuǎn)鏡能“安靜”地仰望星空，方圓5公里核心區(qū)里數(shù)千名群眾搬離故土開啟新生活；平塘縣關(guān)閉了核心區(qū)內(nèi)及其附近的所有通信基站；羅甸縣擱置了機(jī)場項(xiàng)目；黔南布依族苗族自治州境內(nèi)劃出了方圓近30公里的電磁波寧靜區(qū)……系列舉措為“天眼”筑起一道道安全運(yùn)行防護(hù)網(wǎng)。

七

“中國天眼”誰可以用？可以用多長時間？

中國日前向世界宣布，被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）4月1日起將正式對全球科學(xué)界開放。2021年3月31日至5月15日，將向全世界征集觀測項(xiàng)目建議，各國科學(xué)家可以通過在線方式向國家天文臺提交觀測申請，申請的項(xiàng)目將交由“中國天眼”科學(xué)委員會和時間分配委員會進(jìn)行評審、提出項(xiàng)目遴選建議。7月20日公布評審結(jié)果，8月1日起分配觀測時間。

在時間分配上，外國科學(xué)家總計可以分享10%的望遠(yuǎn)鏡時間，按照項(xiàng)目評審的打分情況，在這10%的時間內(nèi)進(jìn)行分配。

八

我們能去“中國天眼”嗎？

2020年1月11日，當(dāng)被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡通過國家驗(yàn)收正式開放運(yùn)行。

“中國天眼”觀景臺也叫瞭望臺，在望遠(yuǎn)鏡東側(cè)的山頂上。想登上觀景臺，首先要到達(dá)貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣航龍?zhí)煳男℃?zhèn)的中國天眼科普基地，并按規(guī)定在網(wǎng)上預(yù)約。

望遠(yuǎn)鏡5公里核心區(qū)為“靜默區(qū)”，為了防止無線電波對于望遠(yuǎn)鏡觀測的干擾，所有移動信號都會被屏蔽，進(jìn)入景區(qū)需要攜帶身份證，一人一證統(tǒng)一乘坐景區(qū)擺渡車前往，且乘車前需在游客服務(wù)中心憑票紙上的二維碼免費(fèi)寄存以下物品：手機(jī)、手表、車鑰匙、充電器、充電寶、數(shù)碼相機(jī)、智能手環(huán)、平板電腦、筆記本電腦、對講機(jī)、遙控器等一切電子產(chǎn)品；香煙、打火機(jī)、火柴等易燃易爆物品；水果刀、剪刀等一切刀具及其他違禁品。并經(jīng)過兩次安檢。

去到中國天眼觀景臺，從觀景臺上俯瞰中國天眼的全景外觀和大致結(jié)構(gòu)，繼而了解其建造歷程、功能用途等信息。

策劃：段風(fēng)華

文字：彭詩韻 楊楠

制圖：馬虹霞

視頻：項(xiàng)佳楚