“中国天眼”捕捉宇宙“脉冲”
贵州平塘500米球面射电望远镜
新华社
它又强又弱，若隐若现，仿佛穿越了古老的荒野；它来自宇宙的广大深处，是一个真正的“天籁之音”。这是一段将脉冲星信号振幅转换成声音的音乐。它包含着有待解决的深刻而神秘的秘密。这个神秘的“天籁之音”只有30秒长，但却是贵州平塘国际天文体验博物馆的“镇馆之宝”。脉冲星信号被捕获，其振幅被“中国天眼”，即500米球形射电望远镜(FAST)探测到，该望远镜位于平塘的一个巨大的喀斯特洼地“大窝塘”。
实现“零”的突破
FAST是世界上最大的单孔径、最灵敏的射电望远镜，拥有中国自主知识产权。2016年9月，FAST完成并开始接收来自宇宙深处的电磁波，进入试运行和调试阶段。在过去的一年里，FAST不知疲倦地扫描天空，敏锐地捕捉各种信号，并取得了令人兴奋的发现。10月10日，FAST团队在北京召开新闻发布会，称“中国之眼”已经探测到数十颗高质量的脉冲星候选，包括6颗通过系统认证的脉冲星。
中国科学院国家天文台在会议上公布了两颗脉冲星的具体信息。1.83秒的旋转周期距离地球约16000光年。另一个的旋转周期为0.59秒，距离地球约4100光年。它们分别于今年8月22日和25日被FAST通过漂移扫描发现。
FAST的卓越表现实现了中国脉冲星发现的“零突破”，为世界射电天文学的发展做出了突出贡献。因此，国际天文学界更加关注中国。正如国际知名的澳大利亚公园64m射电望远镜科学总监乔治·霍布斯(George Hobbes)所说，“中国之眼”的试运行和逐步生产是目前国际天文学界最激动人心的事件之一。
1967年，英国人乔斯林·贝尔发现了一种新型的天体脉冲星，后来获得了诺贝尔物理学奖。迄今为止，人类至少发现了2700颗脉冲星。研究表明，这种天体是一颗高速旋转的中子星，它是由恒星演化和超新星爆发产生的。它的密度极高，每立方厘米重达数亿吨，一立方糖的大小相当于地球上一万艘巨轮的重量。脉冲星有非常稳定的旋转周期，它们的稳定性比最稳定的氢脉泽高一万多倍。脉冲星被认为是自然界中最稳定的天文时钟。准确的时钟信号是航天器导航的必要前提。因此，脉冲星也被称为人类星际导航的“灯塔”。此外，由于脉冲星是在坍塌的超新星残骸中发现的，它们的观察和研究将有助于人类理解恒星的坍塌，并揭示宇宙诞生和演化的奥秘。
20多年来成就天空测量
在FAST调试阶段的第一批成果发布会上，专门为FAST工程总工程师、首席科学家南默哀。就在大约一个月前，当FAST即将庆祝其一周年时，他去世了，这非常令人难过。任栋带领团队为FAST项目的启动、建设和调试努力工作了20多年，并因其对该项目的杰出贡献而被誉为“中国天眼之父”。
1993年，包括中国在内的10个国家的天文学家在东京举行的国际无线电科学联盟会议上提议建造新一代无线电“大望远镜”。次年，时任北京天文学会会长的南参与撰写出版了《大型射电望远镜国际合作建议书》，并提出利用岩溶洼地作为望远镜基地建造巨型球面望远镜。它是在贵州喀斯特地区进行选址工作后开始的。他担任首席科学家和总工程师，主持并完成了FAST的项目立项、可行性研究和初步设计，编辑了科学目标，指导了各项关键技术的研究和模型试验。
2011年3月，FAST开始在贵州省平塘县“大武堂”洼地建设。2015年2月4日，FAST安装了最后一根钢丝绳，完成了电缆网的施工和安装。这意味着工程支撑框架的建造已经完成，反射板的组装阶段已经进入。2015年11月21日，FAST进给支持系统进行了首个座舱举升测试。六根钢缆将进料舱拖至108米，并进行功能测试。2016年7月3日，FAST最后一个反射镜单元成功吊装，主体工程完成。两个多月后，FAST完成并投入运行。
由于设计和结构方面没有先例，FAST不仅在施工阶段遇到了许多困难，而且在调试阶段也遇到了许多困难。FAST副总工程师李殊表示，由于调试期间只能使用“漂移扫描”来搜索脉冲星，研究人员不得不重新设计相关软件，并在数据处理上投入更多时间和精力。FAST首席技术官王其明透露，该团队在系统间协调阶段遇到了系统间通信、算法统一、安全协调等一系列问题。通过集中讨论、反复尝试、日以继夜的高负荷、高强度劳动，团队成功地解决了一个又一个关键问题。正是有了这种战斗精神，FAST才在短短一年的调试中获益良多。
服务全球科学家
FAST赢得了第一场战役，并将在未来两年继续调试工作，而寻找和发现射电脉冲星仍是其核心科学目标。一方面，FAST继续扫描和探测银河系，发现更多信号微弱的脉冲星，这些脉冲星很容易被人工电磁干扰淹没。随着调试的进展，其性能有望进一步提高。它将有望发现更加准时和准确的毫秒脉冲星，并对脉冲星计时阵列和引力波探测做出原创性贡献。另一方面，FAST将把它的观测范围扩大到银河系以外。据报道，相关团队已经在为观测银河系外的脉冲星做技术准备。观察尝试最早将于2018年开始。
FAST的建设和应用取得了丰硕成果，将中国射电天文学推向世界前沿，为中国射电波段科学仪器系统产生原创性发现开辟了新的舞台。"如果一个工人想做好工作，他必须首先磨利他的工具."这一杰出成就向我们表明，在当今全球科技竞争空前激烈的新背景下，没有科学研究仪器的进步，就不可能实现重大科学突破。近年来，中国在天文学领域不断努力，先后建成了一批世界领先的高性能天文望远镜，形成了面向太空的中国望远镜阵列。
今年6月中旬，中国发射了一架硬X射线调制望远镜。这是一架太空硬X射线望远镜，在已知的计划中，它具有世界上最高的灵敏度和最强的空间分辨率。实现了高分辨率空间硬X射线巡天，发现了大量高能天体和天体高能辐射新现象，对黑洞、中子星等重要天体进行了高灵敏度定向观测。
2012年10月下旬，亚洲最大的全向旋转射电望远镜在上海天文台正式竣工。这台望远镜可以观察100亿光年以外的物体。此外，中国还建造了世界上最大的大视场望远镜——郭守敬望远镜和南极准空间天文观测平台。
特别值得一提的是，中国努力建设的具有世界先进水平的天文望远镜设备将坚定不移地坚持对外开放原则，为世界各国科学家的使用做出贡献。从这个意义上说，中国在天文学领域的进步也开创了一个新时代，在这个时代里，世界科学家用中国的原始天文设备探索宇宙的奥秘，提高人类的认识。
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