探索宇宙，我們除了有深入太空的航天器，還有在地面遙望太空的望遠鏡。而說到望遠鏡，就不得不提近些年的天文界網紅——FAST。今天的“大國科技範”系列文章，我們一起走進“中國天眼”吧！

FAST是具有中國自主智慧財產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，建成啟用之後就一直深受關注，是中國天文領域的重器。

今天我們一起來看看，什麼是射電望遠鏡，FAST射電望遠鏡究竟牛在哪，並看看FAST啟用的這三年都發現了些什麼。

圖片來源：新華社

什麼是射電望遠鏡？

光學望遠鏡大家都聽說過，那麼什麼是射電望遠鏡呢？

所謂的射電望遠鏡其實就是無線電望遠鏡，它相當於一個巨大的接收系統。

以FAST為例，那口“大鍋”就是天線，它的作用主要是把宇宙中微弱的射電波段的電磁波接收下來並通過反射匯聚到焦點處（即位於大鍋中間的饋源艙）。

饋源艙再把電磁波的訊號收集起來變成電壓訊號，然後將其放大，進行記錄、分析等處理。

射電望遠鏡主要由定向天線或天線陣、饋電線、高靈敏度接收機和記錄儀等部分組成。

天線或天線陣將收集到的天體電波，經過饋電線送到接收機上；接收機具有極高的靈敏度和穩定性，它將微弱的天體電波高倍放大後進行檢波，再將高頻訊號轉變為低頻形式記錄下來。

1932年，美國無線電工程師Karl Jansky用無線電天線探測到了來自銀河系中心的無線電輻射，並將成果整理髮表在了美國的一本無線電工程學報上。

隨後（1937年），雷達工程師格羅特·雷伯（Grote Reber）在Karl Jansky的研究成果上設計出了一臺射電望遠鏡。

再後來，M.Ryle發明了綜合口徑的技術，綜合口徑越大，射電望遠鏡越靈敏，M.Ryle還因這項發明獲得1974年的諾貝爾物理學獎。

格羅特·雷伯建造射電望遠鏡

FAST厲害在哪？

FAST的全稱是500米口徑球面射電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope），也被譽為“中國天眼”。

從提出計劃（1994年）到最終落成（2016年），中國科學家們建造FAST花了20多年的時間，而這個彙集了幾代天文人心血的天文望遠鏡，最終沒有辜負大家的期望，在靈敏度方面位列世界前列。

首先，FAST的口徑世界最大。

FAST的口徑有500米，我們前面講過，射電望遠鏡口徑越大越靈敏，之前被評為“人類20世紀十大工程”之首的美國阿雷西博望遠鏡的口徑是300米，再之後就是德國的波昂100米望遠鏡。

而且在未來的二三十年時間內，口徑方面可能沒有能夠超越FAST的射電望遠鏡。

射電望遠鏡是通過接收來自宇宙中的電波訊號來獲取並分析各種資訊，其最重要的指標引數就是靈敏度，靈敏度越高，望遠鏡探測微弱無線電的能力越強。

由於FAST的口徑大，收光面積大，因而其探測闇弱訊號方面的能力也最強。

從理論上說，FAST能接收到137億光年以外的電磁訊號，其靈敏度是美國的阿雷西博望遠鏡的三倍左右，是德國波昂100米望遠鏡的10倍左右。

這三年，FAST都發現了什麼？

到今年9月，FAST已經啟用3年了，（這期間還經歷了很長的除錯時間，今年4月份，FAST通過工業驗收，其使用指標達到了國家的標準）那麼這三年，FAST都發現了什麼呢？

截至2019年8月底，FAST一共發現了134顆脈衝星優質候選體，其中有93顆已被確認為新發現的脈衝星。

期間，FAST還發現了毫秒脈衝星並得到國際認證。根據色散估算，這顆毫秒脈衝星距離地球約4000光年，由FAST使用超寬頻接收機進行一小時跟蹤觀測發現，是至今發現的射電流量最弱的高能毫秒脈衝星之一。

在單脈衝觀測方面，FAST打開了一扇新的大門，首期的科學成果還在《Science China》上形成了一個專刊。

看到這裡，有人會問了，發現了脈衝星有什麼作用呢？

其實，脈衝星的理論和觀測研究對推動天文、天體物理、核物理、粒子物理、等離子體物理、廣義相對論和引力波等領域的發展都有著非常重要的意義。

脈衝星是個頭不大、高速旋轉的星體，旋轉時會同時發射出高能射線，而這些輻射束週期性快速地掃過地球時，地球上會看到一個個週期脈衝。

通過探測到的脈衝，科學家們可以利用它的週期頻率作為參照，尋找它的低頻引力波，還可以利用脈衝星的射線來了解我們星系的結構，並且科學家們還可以利用它來驗證愛因斯坦的廣義相對論。

今年9月4日，來自中科院國家天文臺FAST專案部的訊息稱，FAST首次探測到快速射電暴多次重複爆發，捕捉到目前全世界已知數量最多的脈衝，這對研究快速射電暴的起源和物理機制將起到重要推動作用。

當然，FAST射電望遠鏡除了可以用於研究脈衝星，它還可以用來研究中性氫、黑洞吞噬小天體、星體演化，搜尋外星文明也是FAST射電望遠鏡的任務之一，我們一起期待它給我們帶來更多突破性的發現吧！