“天眼”建造，超越以往工程概念

姜浩峰

位于贵州平塘的球面射电望远镜，被称为“天眼”，它是全球最大的巨型射电望远镜，亦是全球最大的利用天然地貌建设的巨型望远镜，采用四千多块等边叶片组成反射面；外加轻型索“四两拨千斤”将万吨平台降至几十吨且实现毫米级动态定位。

从1993年中国天文学家倡议建造新一代射电大望远镜，到去贵州选址，选定黔南州平塘县克度镇金科村大窝凼，及至今年7月3日世界最大单口径射电望远镜FAST主体工程完工，时光行过了整整23年。

三百候选地中选出大窝凼

FAST，是“500米口径球面射电望远镜”的英文简称。7月3日，随着FAST工程总经理、国家天文台台长严俊的一声令下，最后一块反射面单元缓缓起吊，在完成了二次空中转接并用缆索吊下滑到指定位置后被顺利安装在索网上。

这最后的一吊，终于使得近30个足球场面积的反射面得以全部铺设完成。反射面工程系FAST最后一个设备工程，其顺利完成，标志着FAST工程主体工程的顺利完工。

从1993年国际无线电联大会上，包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电大望远镜，到如今FAST工程主体完工，时光整整过去了23年。

缘何会在贵州平塘县的大窝凼建造这一望远镜，而不在距离国家天文台较近的华北地区选址？贵州有何特别之处吗？

早在1994年，中科院国家天文台南仁东教授提出——可选择国内的喀斯特洼地作为望远镜台址。1995年底，国内20余所大学和研究所联合成立了射电大望远镜中国推进委员会，提出了利用贵州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天线阵”的喀斯特工程概念。

在FAST之前，世界上最大的射电望远镜是美国的阿雷西博（Arecibo）300米望远镜，位于波多黎各岛，选址已是在喀斯特洼地里了。

喀斯特洼地，又称“溶蚀洼地”。生成于碳酸盐岩地区——由于常年溶蚀作用，形成负地形。比起波多黎各来，中国的喀斯特洼地分布面积更大——中国是世界上喀斯特洼地分布面积最大的国家，从热带到寒带各种喀斯特地貌类型齐全——几乎所有的省区都有喀斯特的分布。当然，中国的喀斯特洼地绝大多数分布于广西、云南、贵州等西南省区。

东南大学土木工程学院郭正兴教授和他的团队于2011年参与到FAST项目中。提及选址，郭正兴认为，贵州的喀斯特地貌中，有很多天然形成的天坑，刚好适合“锅”状的射电望远镜。外加山区人烟稀少，也不受射频信号的干扰。四面环山的地形形成了天然的反射面，屏蔽了众多人为信号的干扰。换言之，贵州天然喀斯特洼坑提供的条件，始终都是中国大射电望远镜最独到、成为世界最大最强的基础。

尽管参与项目的许多专家教授都认为选址贵州很合适，但从1995年开始为期10年的预研究阶段，科学家并没有找出一个准确的地点。

万山重峦，为了给新一代射电大望远镜安家，在大方向明确后，国家天文台委托了两家科研单位平行独立搜寻。“两家单位各自使用遥感设备，从300多个候选洼坑中逐一遴选。最终，两家单位都给了黔南州平塘县的大窝凼以最高评分。”中国科学院国家天文台研究员、500米口径球面射电望远镜工程副总经理彭勃如是说。

回忆起第一次看到望远镜施工地的情景，郭正兴记得自己脱口而出：“乖乖，太大了。”他还表示，施工地点四面环山，中间凹陷下去。射电望远镜的形状本身就像一口大锅，刚好能稳稳地架在山中，绝对是难度空前的项目。

施工难度不仅仅在技术上。郭正兴说：“原本这大坑里还住着几户人家。听说此地的姑娘有的一辈子没有出过这座大山。因为选址附近没有基站，也不允许使用手机，所以在这里工作只好通过固定电话与外界联络。”之所以不安设基站，是因为手机信号远远强于来自遥远宇宙深处的信号。从省会贵阳到平塘县，有一百六七十公里路，车程4小时。确实完完全全是两个世界。在FAST项目启动后，贵州省还特别立了《500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法》。