世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡在中國

它就是“中國天眼”

2021年4月1日，它將正式對(duì)全球科學(xué)界開放

“天眼”能洞悉宇宙“前世”嗎？

“天空實(shí)驗(yàn)室”里的科學(xué)家怎么工作？

這座大國重器唯一的“打卡”點(diǎn)在哪？

它又為何受到全球熱切關(guān)注？

跟著這組問“中國天眼”海報(bào)，我們帶你了解關(guān)于“天眼”的“十萬個(gè)為什么”

2019年8月28日，“十二個(gè)時(shí)辰”里的“中國天眼”（拼版照片，檢修期間拍攝）。新華社記者 歐東衢 攝

“中國天眼”都有什么本事？

“中國天眼”全稱是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。它的靈敏度穩(wěn)居世界射電望遠(yuǎn)鏡之首，可有效探索的空間范圍體積遠(yuǎn)超它之前最先進(jìn)的射電望遠(yuǎn)鏡。來看看“天眼”都能做些什么。

對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡來說，反射面大小決定靈敏度，而靈敏度決定“眼力”?！爸袊煅邸奔夹g(shù)團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)主動(dòng)變形反射面，使望遠(yuǎn)鏡覆蓋40度天頂角，讓“天眼”能看得更遠(yuǎn)更廣，甚至看到遙遠(yuǎn)的河外星系。

科學(xué)家們建造“中國天眼”，一個(gè)重要目的就是捕捉宇宙誕生之初大爆炸時(shí)的余波，重現(xiàn)宇宙“前世”圖景。目前“天眼”已經(jīng)在觀測(cè)銀河系及近鄰星系的中性氫，更早期宇宙的中性氫輻射頻率更低，在“天眼”的設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，只要換一臺(tái)對(duì)應(yīng)頻率的接收機(jī)就可以探索更早期宇宙。

快速射電暴，被科學(xué)家形象地稱為宇宙中的“閃光燈”。這是因?yàn)樗m然僅持續(xù)幾個(gè)毫秒，卻可以在這么短時(shí)間內(nèi)，把相當(dāng)于地球上幾百億年的發(fā)電量完全以不可見的無線電波釋放掉。而要“看到”快速射電暴，就需要借助“中國天眼”。（全文詳見）

天空視角看“中國天眼”和它所在的喀斯特山區(qū)。（資料來源：新華社現(xiàn)場(chǎng)云——60萬米高空看貴州）

“中國天眼”是如何運(yùn)行、保養(yǎng)的？

“中國天眼”的“家”，在貴州平塘一個(gè)名叫大窩凼的喀斯特洼坑里。雖然身在洼地，但它卻看得很遠(yuǎn)、看到深空。在科學(xué)家心里，它是一座“天空實(shí)驗(yàn)室”。

“大鍋”跟人一樣有“汗毛孔”。為了讓它雨天能暢快呼吸，工程師給它鉆出數(shù)千萬個(gè)小孔。在大窩凼下面50多米深的地方，有貴州最大的地下河——大小井巖溶地下暗河，雨水基本從暗河流走。工程技術(shù)人員還沿洼地底部開鑿泄洪隧洞，從根本上消除了洪澇風(fēng)險(xiǎn)。（全文詳見）

射電望遠(yuǎn)鏡不能直接成像，而是抓取目標(biāo)的無線電信號(hào)，用數(shù)據(jù)說話。天文學(xué)家利用“天眼”開展工作，有點(diǎn)類似移動(dòng)靶射擊運(yùn)動(dòng)，需要不斷地選取目標(biāo)、瞄準(zhǔn)目標(biāo)射擊、分析結(jié)果。“天眼”傳輸?shù)暮Ａ繑?shù)據(jù)，基本沒有手動(dòng)分析的可能，所以天文學(xué)家都是“程序員”，用大數(shù)據(jù)手段實(shí)現(xiàn)天地“連線”。（全文詳見）

“天眼”的工程師團(tuán)隊(duì)利用全過程仿真技術(shù)，把整個(gè)反射面用力學(xué)模型完全數(shù)字化，建立起了反射面安全評(píng)估系統(tǒng)。如果問題出在反射面板上面，工程師還會(huì)模仿“太空行走”，借助一個(gè)直徑7.6米的氦氣球，“走”到反射面任意地方去解決問題。（全文詳見）

作為普通人，如何才能親近“中國天眼”？

科學(xué)也可以是最綺麗的風(fēng)景。到貴州平塘，穿越電磁波寧靜區(qū)、登上這個(gè)大國重器唯一的“打卡點(diǎn)”，你可以親眼見證最美麗的科學(xué)風(fēng)景。

“中國天眼”觀景臺(tái)也叫瞭望臺(tái)，在望遠(yuǎn)鏡東側(cè)的山頂上。清晨，有可能看到云霧在“大鍋”中翻滾；正午或夕陽西下時(shí)，“大鍋”反射的陽光會(huì)讓你瞇上眼睛；晚上，有可能看到銀河掠過“大鍋”邊的山巒。（全文詳見）

穿行在天文小鎮(zhèn)周邊的柏油路上，時(shí)不時(shí)路邊會(huì)有牌子提醒，你已進(jìn)入電磁波寧靜區(qū)核心區(qū)。為了給“天眼”觀測(cè)運(yùn)行營造良好的電磁環(huán)境，平塘縣先后對(duì)核心區(qū)內(nèi)村寨實(shí)施移民搬遷，并關(guān)閉了附近所有通信基站。（全文詳見）

走的是“嫦娥路”，過的是“日月橋”，天文小鎮(zhèn)集納了中國人從古至今對(duì)宇宙的幻想。天文啟蒙教育、學(xué)術(shù)交流活動(dòng)豐富，研學(xué)旅行精品課程、天文科普研學(xué)夏令營廣受歡迎，截至目前已接待超5000批次、10萬人次的研學(xué)團(tuán)隊(duì)。（全文詳見）

越來越多靠“觀天”牌吃上旅游飯的平塘人，都忘不了一個(gè)名字，那就是“中國天眼”的發(fā)起者和奠基人、著名天文學(xué)家南仁東。2013年5月23日，天上多了一顆“平塘星”。2018年10月15日，天上又多了一顆“南仁東星”。這兩顆“星”注定相望永恒。

從“中國天眼”底部看星空。（中科院國家天文臺(tái)提供，“中國天眼”建設(shè)期間拍攝）

回溯原初宇宙，揭示更多宇宙奧秘，這是建造“天眼”的原動(dòng)力，也是終極目標(biāo)。從這個(gè)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(dòng)發(fā)展的利器。

“中國天眼”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……

從“天眼”的早期成果看，不少有國際專家參與。面向全球科學(xué)界開放后，在望遠(yuǎn)鏡時(shí)間分配上會(huì)有更激烈的競(jìng)爭(zhēng)?！疤煅邸睂楦嗳送渡砜茖W(xué)事業(yè)提供平臺(tái)。

宇宙從哪里來，又將到哪里去？許多問題有待科學(xué)家通過探索與研究去發(fā)現(xiàn)。

策劃：趙承、李自良

監(jiān)制：張旭東、段羨菊

統(tǒng)籌：崔潁、王麗、胡星

文字：齊健

海報(bào)拍攝：歐東衢、劉續(xù)、楊文斌

海報(bào)制作：齊健、汪強(qiáng)

視覺/編輯：金地

鳴謝：中科院國家天文臺(tái)

新華社國內(nèi)部、新華社貴州分社聯(lián)合出品