我們習慣了用雙眼去觀測神秘的宇宙

但宇宙不僅可以用眼睛去“看”

還可以用耳朵去“聽”

宇宙更多的秘密隐藏在肉眼看不到的

紅外線、紫外線、X射線和無線電波段裡

想了解這一切

就和我一起打開“天眼”吧！

今天的故事還要從微博上一條新聞說起

“中國天眼”9月預計可啟動地外文明探索？

事實上，搜索地外文明

原本就是“中國天眼”5個主要的科學目标之一

針對外星生命的搜尋行動，早就開始了

目前，“中國天眼”正在升級

專門用于地外文明搜索的後端設備

預計9月後可以投入新觀測

看到這裡，估計有不少人想問

“中國天眼”是什麼？安在哪呢？有啥用？

今天我們就來對“天眼”的一切做個了解

“中國天眼”為何選址在貴州？

500米口徑球面射電望遠鏡

（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope），簡稱FAST

位于貴州省黔南布依族苗族自治州

平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特窪坑中

它是由中國科學院國家天文台主導建設

具有我國自主知識産權、

世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡

擁有30個标準足球場大的接收面積

FAST這口大鍋，哦不，這項大工程的

設想、選址、勘察、設計、施工至投入使用

曆經20餘年

其中，利用貴州天然喀斯特巨型窪地作為望遠鏡台址

是整個系統工程3項自主創新之一

FAST這種射電望遠鏡

跟收衛星信号的“大鍋”是一回事

通過鍋的反射聚焦

把幾平方米到幾千平方米的信号聚攏到一點上

通俗的講，就是“鍋”越大，接收信号越好

為此，必須盡可能選擇凹形口徑較大

高差較為合适的地區進行選址建設

圖源：國家天文台

喀斯特地貌形成的特殊“凹形”地理結構

如一個個巨型的“大碗”

剛好能建成如此規模巨大的球面鏡

FAST選址的窪地必須符合盡可能圓、

既要交通方便又要相對隔離、台址穩定、

沒有無線電幹擾等若幹要求

窪地的直徑要求随着工程的不斷優化而改變

從開始的300米、350米、400米直到500米

因此選址工作一直跟進了十多年

最後根據野外考察、模拟計算和綜合評價

優選出平塘大窩凼窪地作FAST觀測台址

大窩凼窪地位于貴州高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶

區域内碳酸鹽岩廣泛分布

岩溶峰丘、窪地、落水洞極為發育

窪地的山梁最高為1201米

窪地的最低點為841米

最大相對高差達360米

窪地地表岩溶窪地發育，地形起伏大

局部山體陡峭，形成陡崖和懸壁

大窩凼窪地今夕對比

之所以選址“大窩凼”有三方面原因

一是地貌最接近FAST的造型，工程開挖量最小

二是這裡的喀斯特地質可以保障雨水向地下滲透

不會在表面淤積而損壞和腐蝕望遠鏡

三是射電望遠鏡需要一處“靜土”

大窩凼區，選址初期僅有十多戶人家

且選址建設時仍然不通電，後來政府安排農民搬遷

現在這裡高山環繞，建有無線電靜默區

能有效屏障周圍的人為電磁波幹擾

根據現有軍事格局和地緣政治

位于貴州南部地區的FAST

與中國南海、印度洋地區和太平洋地區靠近

屬于國家國防戰略的一部分

它能很好的對隐形戰機進行監測

圖源：百度地圖

從1994年提出構想到于2016年9月25日落成啟用

FAST這幾年正在為我國研究宇宙進化、

太空生命起源和

尋找地外文明等研究提供着重要支撐

那麼它的功能到底有多強大呢？

宇宙可以用“聽”的

FAST雖然被稱為望遠鏡，但是卻和光學望遠鏡不同

你看不到那些鏡片

因為射電望遠鏡是用“聽”來觀測宇宙的

光和無線電波相比較起來

一個能看到，一個看不到

但是，光和無線電波隻是頻率不同的電磁波罷了

光學望遠鏡可以用鏡片把光線聚焦成像

射電望遠鏡可以将宇宙天體發出的無線電波

反射會聚到一點，經過接收機的放大

并轉變成能用儀器記錄的信号

宇宙更多的秘密隐藏在肉眼看不到的信号裡

所以，你是不會從射電望遠鏡裡

看到NASA哈勃望遠鏡拍攝到的那種好看的圖像

隻能看到類似下面這種

圖源：國家天文台

雖然這種圖對你來說可能沒啥用

但是對于天文學家來說

這可比酷炫的星系圖更有科研價值

FAST巨大的接收面積注定了它有

其它望遠鏡無法比拟的優勢，即超高的靈敏度

而FAST最最強大的一點是它的“眼睛”會動

也就是說FAST可以克服地球的自轉

對天體目标源進行跟蹤觀測

而這也是世界上第二大的單面口徑射電望遠鏡

阿雷西博射電望遠鏡所不能做到的

阿雷西博望遠鏡是固定望遠鏡

不能轉動，隻能通過改變天線饋源的位置

掃描天空中的一個帶狀區域

阿雷西博望遠鏡

“不要回答！”

FAST在監測宇宙信号上到底有多靈敏？

科學家打了個比方

有人在月亮上打電話，也逃不過它的“眼睛”

但這隻是冰山一角

FAST能夠捕捉到137億光年外的電磁信号

這基本是人類目前已知的

能觀測到最大宇宙範圍了

在FAST的科學目标中，确實包括“尋找地外文明”

但排在最前列的目标是“尋找脈沖星”

脈沖星是周期性發射脈沖信号的星體

脈沖星的觀測研究在時間尺度、

深空自主導航等方面具有重要的應用前景

截至2019年8月

FAST已發現132顆優質的脈沖星候選體

其中有93顆已被确認為新發現的脈沖星

FAST發現距離地球約1.6萬光年的脈沖星，圖源：國家天文台

在圈内，射電望遠鏡是尋找地外文明的主力

但也有人對此表示顧慮

著名科學家霍金生前曾多次警告人類

希望世界上能夠監聽到宇宙信号的射電望遠鏡

不要回答任何可疑訊号

在不明白對方意圖的情況下

不要暴露人類文明的存在

而《三體》的作者劉慈欣也認為應該慎重一些

暫不回複，等監聽收集到更多信息再做決定

這些擔心并非空穴來風

對于外來文明并沒有充分的認知，更無法貿然猜測

究竟FAST能不能尋找到外星生命，我們不得而知

探索未知世界會激發人類的創造力

這顆巨大的科學之眼還将進一步點燃

人類探索宇宙未知地帶的夢想

不隻是在天體物理學領域從FAST獲益良多

在建設這台世界最大球面射電望遠鏡的過程中

我們的機械工業、計算機軟硬件設備、

測繪地理信息技術、工程施工等等

都取得長足進步并獲得了寶貴經驗

這些都是無可限量的寶貴财富

參考資料：

張沛,袁超.中國天眼選址的影響因素分析[J].現代工業經濟和信息化,2017,7(24):19-21.

王瑜.解譯“中國天眼”的地質密碼[J].中國地質災害與防治學報,2017,28(04):7-10.

話題

你想象中的地外文明是什麼樣的？

圖片 / 國家天文台、網絡、123rf

編輯 / 幹脆面

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