​500米口径球面望远镜·FAST

（文 / 鲁伊）

天文学上的名词大多佶屈聱牙，不但外行看起来一头雾水，内行也常常望之生叹，或许是因为这一点，许多研究者都喜欢给自己从事的项目起个短小、有趣且醒目的“绰号”。所以，当你初次拜见某位风度翩翩的英国天文学家，而他一张口就跟你讨论“How to do FAST”的问题时，切勿想入非非。他说的，乃是一座即将在贵州南部建造的射电望远镜“500米口径球面望远镜”。而F、A、S、T，系分别截取望远镜那长不可耐的英文名称——Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope——首字母而成。

FAST试图赶超的目标，是美国在波多黎各建造的305米口径阿雷西博（Arecibo）望远镜。从建成之日至今，阿雷西博一直是世界上最大的单口径球面射电望远镜。不过，它的名字源自望远镜所在的城市，大西洋岸边的商业和工业中心阿雷西博，并没有把305米挂在招牌上。无论是师法先贤，还是遵循一般惯例（地名或人名），FAST的名字似乎都不该是现在这个。一个略为小人之心而又大胆的猜测或许距真相不远:建造望远镜的倡议者们太希望它能尽“快”被建造了。

如果真的是这样，事实可能让人有些失望。1993年国际无线电科联京都大会，十国天文学家联合建议筹建接收面积为1平方公里的大射电望远镜阵（也即后来的SKA），国家天文台第二年就开始在贵州选址筹建SKA成员望远镜（也即今天的FAST）。1998年，当北京天文台的一个考察团访问英国时，提出了中英共同建造FAST射电望远镜的初步方案。也是在那一年，科学技术部批准了80万美元的研究经费，用于FAST的初期准备工作。然而，似乎万事俱备的当儿，不知为何，一阵喧嚣后，FAST却逐渐淡出了公众的视线，倏忽十年，直到最近，才借着“神五”“神六”的东风，重新吸引了人们的注意力。最新的消息是，它已经被列入“十一五”计划的国家大科学工程项目名单，得到6.72亿人民币的预算，将在6年之内完工，之后至少在20年内取代阿雷西博的老大地位。想想阿雷西博从1963年到70年代初漫长的建造—变更—升级过程，咱们的FAST这次好像还真的挺快。

6.72亿不是一个小数目，有趣的是一笔与之相对应的老账。1998年，英国焦德雷班克天文台（Jodrell Bank Observatory）的天文学家彼得·魏金森（Peter Wilkinson）曾经替FAST算过一笔账。焦德雷班克天文台是著名的洛维尔射电望远镜的所在地，它也曾是大口径射电望远镜世界纪录的保持者，当年就是这台望远镜跟踪了苏联第一颗人造卫星上天的过程。JBO是中国建造FAST的主要合作伙伴，许多关键技术均由其提供。魏金森当时说，如果再复制一个阿雷西博望远镜，成本至少要1亿美元，但因为贵州拥有独特的喀斯特地貌，则至少可以把FAST的地面建筑费用减少90%以上。

要想搞清楚这个，似乎有必要复习一下望远镜的基本常识。想象两个人各举一口锅接天上的雨水，必定是那个拿着大口锅的接到的雨水多。如果要对雨水的成分进行分析，必然也是收集样本更多者得到的数据更精确。这和单天线射电望远镜的道理是一样的:天线的直径越大，望远镜能收集到的宇宙无线电信号就越多，灵敏度和分辨率也就越高。

锅总少不了锅台，凭空搭造一个，要费很多人力物力，但若是有个现成的土坑，稍加改造，只要能把锅放平，也不失为一计。FAST筹建时的重要理由之一，便是在贵州南部，有着上百个直径合乎FAST这口大锅的“天然锅台”。即使有了理想的锅台，造一口直径500米的大锅，也不是件容易的事。像阿雷西博一样，FAST不是一口完整的锅，它的主反射面由12000块三角形的铝制反射板拼接而成，如何实时改变部分反射面的形状以适应方向不同的射电源，也颇费思量。这在天文学术语中叫主动反射面技术。最后，还要解决把锅架到锅台上的问题，便是FAST的馈源支撑系统。目前的方案，是用4根钢索，把这口锅吊起来。最后的两项关键技术，均由中英双方合作解决。

《纽约时报》上有篇专栏，说天文学家总是要求政府建更大的望远镜，有了光学的，还要射电的，有了地面的，还要太空的，尽管可以列举出种种理由，但在普通人看来，和手里拿着包彩虹糖却还要M&M豆的小孩子并无区别。很难说FAST是中国或英国的彩虹糖还是M&M豆，但至少同十年前相比，我们更想买了，而且买得起。这，倒未尝不是件好事。■ FAST球面望远镜