“中国天眼”遭遇海量数据考验

59个高质量的候选星和44颗脉冲星是过去两年里由FAST移交的“科学发现报告卡”。世界上没有先例，调试工作相当具有挑战性。FAST团队克服了许多困难来矫正FAST的视力，让它转动它的“眼睛”。在19束接收器投入使用后，FAST探测天空的能力增加了5到6倍，视野扩大到19倍。除了脉冲星，FAST还有什么最新发现吗？

脉冲星的发现“超出预期”

到目前为止，FAST已经发现了44颗脉冲星，其中19颗已经获得国际认证，包括一毫秒脉冲星。对此，中国科学院国家天文台FAST项目副研究员雷倩表示，FAST在试运行阶段取得了这样的成果，超出了FAST团队的预期。这主要是由于FAST极高的灵敏度。在此之前，由于历史和设备的原因，许多已知的脉冲星已经被中国的其他射电望远镜观测到，但是没有发现新的脉冲星。

脉冲星是恒星演化和超新星爆炸产生的旋转中子星。他们的信号一度被认为来自外星人。宇宙中有大量的脉冲星，自转周期非常稳定。精确的时钟信号为引力波探测、航天器导航和其他主要科技应用提供了理想的工具。

那么，FAST是如何发现脉冲星的呢？这些脉冲星是如何被鉴定的？

雷倩说脉冲星的电磁辐射来自磁极。当脉冲星旋转时，来自磁极的电磁辐射束像海岸上的灯塔一样扫过天空。每当脉冲星辐射扫过地球时，地面上的FAST就会接收到一个信号，像“心电图”一样记录下一系列脉冲。之后，FAST收集并处理这些信号，并将它们转换成人类能够理解的形式。然而，中间的转换过程非常复杂。快速反射器将电信号收集到接收器，并将其转换为光信号。光信号通过光缆传输回主控室。光信号然后被转换回数字信号。计算机集群根据预设程序存储、计算和分析这些数字信号，以识别代表脉冲星的一系列特征。

“快速搜索有两种主要模式。首先是通过漂移扫描，也就是说，望远镜是固定的，地球的自转被用来指向不同的天空进行盲目的巡逻。第二是寻找特定的来源，包括球状星团、高能费米点源和M31。”中国科学院国家天文台FAST项目总工程师姜鹏表示，在观测之后，望远镜数据可以被分析以找到可信的周期信号，这些信号可以被人工判断并作为候选信号。最后，通过FAST或其他望远镜观测的重复观测可用于认证。目前，在FAST发现的44颗脉冲星中，有25颗已经由FAST自己认证，其余的已经由合作的澳大利亚巴夏礼64m望远镜和德国Effelsberg100望远镜观测和认证。

海量数据带来巨大挑战

除了搜寻脉冲星，FAST实际上还有更重要的科学目标，包括探测中性氢以揭示宇宙膨胀、星系形成和演化的奥秘，以及搜寻可能的外星生命。可以说，凭借世界领先的绝对灵敏度，FAST拥有无限的可能性。

今年6月初，随着19波束馈源接收机的投入使用，FAST测量速度提高了5到6倍，视场扩大到19倍。这意味着“武术”更高，而快速可能给我们带来更多的惊喜。

“这次有可能找到外星人吗？”在《科学技术日报》记者的提问中，雷倩解释说，如果外星人确实存在，而且他们使用无线电，他们不应该逃脱FAST的“金色眼睛”。针对外国科学家在月球表面发现水冰的消息，雷倩表示，在雷达的配合下，FAST也可以进行相关探测。

几个月过去了，FAST有什么重大发现？姜鹏坦言，由于使用了19条波束，FAST产生的海量数据给FAST团队带来了巨大的挑战。在观察时，以前每秒最多只能生成2G的数据。现在，峰值数据速率可以达到每秒38G。由于存储和计算能力有限，他们只能压缩数据并缩小数据的动态范围，但仍然存在数据积累的风险，这是他们以前从未遇到过的。

但是，在FAST数据中心投入运行后，问题将得到缓解。由FAST和中国电信共同建设的数据中心将基于中国电信的云技术，依托中国电信强大的网络优势和平台能力，整合海量高速存储和高速计算单元，为FAST提供超级计算中心服务以及高速网络接入和信息通信支持。根据该计划，该数据中心最终将为FAST提供100PB的存储容量。与此同时，位于贵州师范大学的FAST早期科学数据中心也在不断扩展。

到目前为止，FAST已经积累了1000多个小时的观测时间，科学数据存储总量约为2.8PB

试运行预计明年完成。

FAST是世界上最大、最灵敏的射电望远镜。其无线电波接收区直径500米，有30个足球场那么大，可以完全“容纳”八个“鸟巢”体育馆。如果这个“大罐子”要装满矿泉水，它将足够世界上每个人喝4瓶。

利用地球上独特的喀斯特巨洼作为平台场地，FAST自主发明了变形反射面，并自主提出采用光机电一体化技术实现高精度指向跟踪的光缆牵引馈电支撑系统和并联机器人。FAST的规模很有意义。只有口径越大，我们才能“看”得更远。例如，科学家比较了它的敏感性，即使有人在月球上打电话，他们也能被“看见”。

在过去两年的调试中，由于世界上没有先例，许多问题只能由FAST团队来解决。姜鹏说，巨型射电望远镜的试运行是一项跨学科的应用研究。世界上传统大型射电望远镜的调试期很少少少于四年。FAST为建造巨型射电望远镜创造了一个新的模型，并且它的试运行也非常具有挑战性。

与其他望远镜相比，FAST的系统结构更加复杂。通过FAST团队的努力，实时机械仿真技术大大提高了望远镜对设备故障的容忍度，进给支持系统也实现了系统集成。FAST实现了对特定目标的跟踪和观察，并稳定地从目标源获取无线电信号。此外，随着调试工作的进一步开展，FAST的性能也得到了显著提高。“FAST科学团队可以在短时间内实现望远镜的功能调试，完成最困难、最危险的调试过程。”姜鹏表示，如果不发生事故，FAST有望在明年完成全部调试工作。

“感官的平静、寂静、美丽的宇宙和空间以其神秘和华丽，召唤我们穿越平庸，进入它的广阔无垠……”中国科学院国家天文台已故研究员、FAST项目首席科学家、总工程师南用充满诗意的语言发表演讲，使人们对FAST的未来充满憧憬。（