對(duì)于中國(guó)人來(lái)說(shuō)，外星人一直是科幻片中的一類(lèi)題材，美國(guó)外星人題材中也很少有出現(xiàn)中國(guó)元素的場(chǎng)景，但是，這樣的情況很有可能改寫(xiě)了！

你見(jiàn)過(guò)口徑達(dá)到500米，“塞滿”整個(gè)山谷的望遠(yuǎn)鏡嗎？這就是世界上最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡--已于2008年12月底在我國(guó)正式開(kāi)工建設(shè)的、相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)大的FAST望遠(yuǎn)鏡。

不僅中國(guó)的天文學(xué)家為之振奮，全世界的天文學(xué)家也在緊盯FAST--寄希望于這個(gè)最大的“天眼”或許能找到外星人，并解開(kāi)宇宙起源之謎。

FAST設(shè)計(jì)綜合體現(xiàn)了我國(guó)高技術(shù)創(chuàng)新能力，代表了我國(guó)天文科學(xué)領(lǐng)域先進(jìn)水平，并將在未來(lái)20年至30年內(nèi)保持世界領(lǐng)先地位。

射電望遠(yuǎn)鏡搜尋外星人的巨無(wú)霸

記者：我們知道天文望遠(yuǎn)鏡是非常重要的，通過(guò)它，科學(xué)家可以獲取大量的天文信息，目前我國(guó)正在建造世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡，請(qǐng)問(wèn)南老師，這種射電望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)做什么的？

南仁東：在眾多的用途中，也許公眾比較感興趣的領(lǐng)域是用來(lái)搜尋地外文明。地球之外的眾多星體中是否還有高等文明的存在，是所有人都想知道的，也是在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的情況下，擺在科學(xué)家面前的一個(gè)重大的課題。

那么，探尋有無(wú)高等文明的存在靠什么？我們知道，天體之間的距離是非常遙遠(yuǎn)的，人馬座的比鄰星是除太陽(yáng)外離地球最近的一顆恒星，距離地球4。27光年，所以我們不可能發(fā)射一種能夠直接到達(dá)的探測(cè)器去探索它們。

而現(xiàn)代電子技術(shù)、無(wú)線電通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為天文學(xué)家們搜尋地外文明提供了一種好辦法--利用射電波即無(wú)線電波尋找地外文明。一旦在遙遠(yuǎn)的某個(gè)恒星上有理性社會(huì)及文明存在的話，他們的活動(dòng)所產(chǎn)生的無(wú)線電波（電磁波的一種）就會(huì)自覺(jué)不自覺(jué)地向外發(fā)送，并很可能會(huì)傳到地球。如果我們?cè)诘厍蛏辖⒘诉@種電磁波的接收裝置，就可能接收到外星射電波，從而獲得地外文明存在的信息。

記者：這確實(shí)令人興奮。那么我國(guó)這個(gè)名為FAST的、世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡將會(huì)在搜尋地外文明中起到重要作用？

南仁東：是的，F(xiàn)AST是球面狀的、孔徑達(dá)500米的射電望遠(yuǎn)鏡，即Five-hundred-meterAperture Spherical radioTelescope的英文縮略字頭，建成之后將成為世界最大射電望遠(yuǎn)鏡，成為搜尋地外文明最有效的利器。由于星球間的距離太遠(yuǎn)，電磁波信息會(huì)混雜在宇宙空間的各種輻射波中，以至于到達(dá)地球以后都將非常的弱（除非信號(hào)是定向發(fā)送給我們的），微弱的信號(hào)可能如同夾雜在雷聲中的蟬鳴，如果接收設(shè)備不先進(jìn)的話，很容易遺漏或難以分辨。所以，天文學(xué)家需要一個(gè)巨大的“耳朵”，這就是巨型射電望遠(yuǎn)鏡，它可以收集極遙遠(yuǎn)的物體資料，而搜尋地外文明是射電望遠(yuǎn)鏡的重要任務(wù)之一。

記者：FAST還可以用來(lái)做什么？

南仁東：有了射電望遠(yuǎn)鏡，我們就可以通過(guò)探測(cè)宇宙天體電磁輻射來(lái)揭示天體奧秘。射電天文學(xué)家利用不斷發(fā)展的射電望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)探測(cè)了許多星系的結(jié)構(gòu)和大小，發(fā)現(xiàn)了類(lèi)星體、脈沖星、星際分子和3K微波背景輻射，證實(shí)了廣義相對(duì)論所預(yù)言的一些理論，如引力輻射；探測(cè)到引力透鏡以及百余種存在于星際空間的無(wú)機(jī)分子和有機(jī)分子，及這些集結(jié)成團(tuán)所形成的巨大的分子云等，探測(cè)了活動(dòng)星系核的致密結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)了其中的視超光速運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)并廣泛探測(cè)了太陽(yáng)及木星的射電爆發(fā)、金星的溫室效應(yīng)及黑洞存在的直接觀測(cè)證據(jù)。近40年中，獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的10項(xiàng)涉及天文學(xué)的項(xiàng)目中，就有6項(xiàng)直接或主要通過(guò)射電天文手段取得?？梢哉f(shuō)，射電天文學(xué)在誕生至今的70多年里，已成為重大天文發(fā)現(xiàn)的發(fā)祥地和天文諾貝爾獎(jiǎng)的搖籃。

記者：射電望遠(yuǎn)鏡與其他的天文望遠(yuǎn)鏡比，有什么特別之處？

南仁東：大家可能對(duì)衛(wèi)星電視接收比較了解，主要是用天線接收無(wú)線電波信號(hào)，射電望遠(yuǎn)鏡原理和衛(wèi)星天線相似，它通過(guò)接收來(lái)自遙遠(yuǎn)天體的電磁輻射信號(hào)，對(duì)其強(qiáng)度，頻譜和磁場(chǎng)偏振進(jìn)行分析和研究。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它主要由這幾部分組成：收集射電波的定向天線，放大射電信號(hào)的高靈敏度接收機(jī)，最后是終端設(shè)備把信號(hào)記錄下來(lái)，并按特定的要求進(jìn)行某些處理后顯示出來(lái)，通過(guò)進(jìn)一步的分析研究以了解有關(guān)天體的物理特性、環(huán)境、演化、乃至化學(xué)組成。

記者：是否可以這樣理解，其他天文望遠(yuǎn)鏡主要是用來(lái)“看”的，而射電望遠(yuǎn)鏡主要是用來(lái)“聽(tīng)”的？

南仁東：其實(shí)，都可以理解為是用來(lái)“看”的，只是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主要以用眼睛來(lái)看，看到的往往是發(fā)光或反光物體本身，物體之所以被肉眼看到，是因?yàn)槠浒l(fā)出了可見(jiàn)光，可見(jiàn)光也是具有特定波長(zhǎng)的電磁波，“可見(jiàn)光區(qū)”的波譜范圍其實(shí)很窄，其兩端就是我們已經(jīng)較為熟悉的“紅外”，“紫外”，事實(shí)上，天體的輻射覆蓋整個(gè)電磁波段。所以，與接收可見(jiàn)光的傳統(tǒng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，射電望遠(yuǎn)鏡接收的是天體射出的幾乎所有的無(wú)線電波。它既沒(méi)有鏡筒，也沒(méi)有物鏡、目鏡，而是由天線和接收系統(tǒng)等部分組成。

射電望遠(yuǎn)鏡因具有高穿透性、觀測(cè)范圍廣、觀測(cè)距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，而成為目前天文學(xué)研究中重要觀測(cè)設(shè)備，日益受到國(guó)際科學(xué)家的重視，一批有更高靈敏度、更高分辨率和更完整波段的大型射電望遠(yuǎn)鏡正在各國(guó)相繼實(shí)施建設(shè)或即將投入運(yùn)行。

記者：目前在我國(guó)正在建造FAST，它將是世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡，也是一個(gè)國(guó)際項(xiàng)目，那么它為什么會(huì)“花”落中國(guó)？

南仁東：1993年國(guó)際無(wú)線電聯(lián)大會(huì)上，包括我國(guó)在內(nèi)的10國(guó)天文學(xué)家提出建造巨型望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃。自1994年，我國(guó)天文學(xué)家提出在貴州喀斯特洼地中建造大口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的建議和工程方案，它是我國(guó)射電天文學(xué)家根據(jù)國(guó)際大環(huán)境、我國(guó)特有的地理?xiàng)l件、國(guó)內(nèi)外合作、和工程團(tuán)隊(duì)不斷探索，逐步研究和提出來(lái)的。這一研究工作得到了國(guó)際天文學(xué)界的廣泛支持，目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、制造能力、天文學(xué)發(fā)展、方案設(shè)計(jì)、地質(zhì)條件等許多方面都達(dá)到了可以建造這樣一個(gè)大射電望遠(yuǎn)鏡的條件和能力。[!--empirenews.page--]

記者：1994年提出建FAST的計(jì)劃，為什么2008年底才開(kāi)始建？

南仁東：建造如此巨大的射電望遠(yuǎn)鏡國(guó)際上沒(méi)有先例，很多技術(shù)更是要靠我們自己鉆研和解決，特別是在選址、主動(dòng)反射面設(shè)計(jì)、饋源（注：饋源可理解為拋物面天線的焦點(diǎn)處設(shè)置的一個(gè)收集衛(wèi)星信號(hào)的喇叭式裝置）支撐系統(tǒng)優(yōu)化、饋源與接收機(jī)及關(guān)于測(cè)量與控制技術(shù)等方面，面臨巨大課題和挑戰(zhàn)，只有這些問(wèn)題解決了，才能動(dòng)手建造。

自1994年起，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)等20多所科研院所和知名高校，開(kāi)展了對(duì)FAST的長(zhǎng)期合作研究，同時(shí)FAST被列入首批國(guó)家知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目。通過(guò)10多年的探索，完成了預(yù)研和優(yōu)化研究?jī)蓚€(gè)環(huán)節(jié)，具備了建造世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡的科技實(shí)力，在2006年7月，得到國(guó)家發(fā)改委正式批準(zhǔn)。

FAST獨(dú)一無(wú)二靈敏度遙遙領(lǐng)先

記者：FAST直徑有500米，而目前世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡美國(guó)的“阿雷西博（Arecibo）”的直徑才300米，為什么造這么大孔徑，孔徑大是否代表著先進(jìn)？

南仁東：衡量射電望遠(yuǎn)鏡是否先進(jìn)，F(xiàn)AST示意圖。主要的指標(biāo)是靈敏度和分辨率。為提高靈敏度，常用的辦法有降低接收機(jī)本身的固有噪聲、增大天線接收面積、延長(zhǎng)觀測(cè)積分時(shí)間等。而分辨率則是指對(duì)臨近的不同波長(zhǎng)的射電的區(qū)分能力。怎樣提高射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率呢？對(duì)單天線射電望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，天線的直徑越大，分辨率越高。所以，射電天文學(xué)家一直追求大而精的反射面、盡可能低噪聲的接收機(jī)、并配置適應(yīng)不同觀測(cè)課題的較完備的后端，以滿足射電天文學(xué)發(fā)展的需要。

FAST，主反射面由4600塊三角形單元拼接成球冠，口徑達(dá)到500米，接收面積相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)，比目前最大的射電望遠(yuǎn)鏡阿雷西博有效接收面積擴(kuò)大了2。3倍，意味著其靈敏度分別是目前世界上幾個(gè)最大的射電望遠(yuǎn)鏡--VLA （美國(guó)的特大天線陣）、阿雷西博和印度GMRT（巨型米波射電望遠(yuǎn)鏡）的5。4倍、2。3倍和1。5倍，其可探測(cè)射電源數(shù)在相同天空覆蓋情況下增加約10倍。

記者：FAST選址在貴州喀斯特地形的洼地中，這樣的選址有何優(yōu)勢(shì)和特殊的作用呢？

南仁東：臺(tái)址的選定十分關(guān)鍵，要考察的因素很多，如氣候、氣象、土地利用、無(wú)線電環(huán)境、地質(zhì)、人口、經(jīng)濟(jì)、勞動(dòng)力、電力、交通、通信、網(wǎng)絡(luò)、土地等，因?yàn)槠渲腥魏我豁?xiàng)對(duì)今后的運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生影響。所以，選址工作進(jìn)行得十分慎重和充分，在貴州省政府及各界的大力支持下，歷經(jīng)15年的苦苦尋覓，大射電望遠(yuǎn)鏡貴州選址工作完成，臺(tái)址確定在貴州平塘縣克度鎮(zhèn)六水村的大窩凼洼地。這一喀斯特地區(qū)發(fā)育的洼坑，就像一個(gè)天然的巨碗，剛好盛起望遠(yuǎn)鏡約20萬(wàn)平方米的巨型反射面。建成后的望遠(yuǎn)鏡將會(huì)填滿整個(gè)山谷。

大窩凼不僅具有一個(gè)天然的洼地可以架設(shè)望遠(yuǎn)鏡，而且喀斯特地質(zhì)條件可以保障雨水向地下滲透，而不在表面淤積，腐蝕和損壞望遠(yuǎn)鏡。此外，還有極端寧?kù)o的自然環(huán)境，由于無(wú)線電環(huán)境對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡影響極為重要，項(xiàng)目地址半徑5公里之內(nèi)必須保持寧?kù)o和電磁環(huán)境不受干擾。大窩凼附近沒(méi)有集鎮(zhèn)和工廠，在5公里半徑之內(nèi)沒(méi)有一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，25公里半徑之內(nèi)只有一個(gè)縣城，是最為理想的選擇。

記者：FAST凝聚了科研人員長(zhǎng)時(shí)間的、艱苦卓絕的科研準(zhǔn)備工作，這里面一定有許多我國(guó)自主創(chuàng)新的成果吧？

南仁東：是的，F(xiàn)AST是我國(guó)天文科學(xué)領(lǐng)域最先進(jìn)的項(xiàng)目，從大的方面說(shuō)，它的“獨(dú)一無(wú)二”包括利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址；洼坑內(nèi)創(chuàng)造性的鋪設(shè)4600塊單元組成500米球冠狀主動(dòng)反射面；將首次采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度定位。在工程技術(shù)方面，不僅繼承了目前所有可能的先進(jìn)技術(shù)思想，而且提出了創(chuàng)新性的主動(dòng)反射面及光電一體化饋源支撐方案，其接收面積大大提高，還有，如它對(duì)饋源及其支撐系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，使FAST對(duì)天體和航天器的跟蹤范圍得到大大的擴(kuò)充等等。

此外，作為一個(gè)多學(xué)科基礎(chǔ)研究平臺(tái)，F(xiàn)AST將在基礎(chǔ)研究眾多領(lǐng)域，例如宇宙大尺度物理學(xué)、物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)和規(guī)律等方向提供發(fā)現(xiàn)和突破的機(jī)遇。

史上著名的“搜尋外星人”計(jì)劃

“奧茲瑪”計(jì)劃：20世紀(jì)60年代，人們開(kāi)始嘗試接收地外文明世界發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)。美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)的天文學(xué)家德雷克使用一臺(tái)口徑為26米的射電望遠(yuǎn)鏡，選擇21厘米的波長(zhǎng)來(lái)開(kāi)始了星際通信實(shí)驗(yàn)，并被命名為“奧茲瑪”計(jì)劃。德雷克對(duì)類(lèi)似太陽(yáng)的恒星鯨魚(yú)座τ星波江座ε星進(jìn)行了200小時(shí)觀測(cè)。這一先驅(qū)性星際通信工作除環(huán)境無(wú)線電干擾引起的假警報(bào)外，沒(méi)有找到地外文明存在的證據(jù)，但他為后續(xù)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奧茲瑪計(jì)劃期間構(gòu)思的。

獨(dú)眼神計(jì)劃：1972年提出，全面敘述了“SETI（搜尋地外生命）”的意義、方法及可能性，提出了星際無(wú)線通信是SETI唯一可行的方法，給出了最佳的頻率范圍。獨(dú)眼神計(jì)劃是射電天文史上最野心勃勃的計(jì)劃。投資預(yù)算超過(guò)60億美元，工期10年至15年。雖然該計(jì)劃最終并沒(méi)有得到政府資助，但它在科學(xué)和技術(shù)上對(duì)SETI的影響至今不衰。

高分辨率微波巡視計(jì)劃：這一計(jì)劃擬使用像阿雷西博這樣世界級(jí)的大型射電望遠(yuǎn)鏡巡視100光年之內(nèi)的800至1000顆類(lèi)太陽(yáng)恒星。其數(shù)字接收機(jī)可以同時(shí)掃描上千萬(wàn)個(gè)頻率通道，識(shí)別微弱的訊號(hào)。這一計(jì)劃背后有著明顯的國(guó)防與軍事目的。

鳳凰計(jì)劃：該計(jì)劃使用了國(guó)際上大型的低緯度射電望遠(yuǎn)鏡，在微波窗口對(duì)1000顆臨近的類(lèi)太陽(yáng)恒星進(jìn)行搜索。在總共幾萬(wàn)次的觀測(cè)中，幾千種接收到的信號(hào)或者與認(rèn)為電磁波干擾相符合，或者被判定為環(huán)境干擾，剩下的近百種可疑信號(hào)源，后來(lái)也都證明不是星際通信。

地外文明的搜索也許明天成功，也許永遠(yuǎn)沒(méi)有音信，它的結(jié)果無(wú)法預(yù)測(cè)。如果運(yùn)氣不壞，我們也許能夠在有生之年知道在銀河系里面，我們?nèi)祟?lèi)是不是孤獨(dú)者。但很多天文學(xué)家充滿希望地認(rèn)為，他們一定能夠發(fā)現(xiàn)很多地外的朋友。到時(shí)候逢年過(guò)節(jié)或許能跟某個(gè)外星朋友互致賀電什么的！[!--empirenews.page--]

(云馬FAST項(xiàng)目12米面板照片)