在贵州省南部的喀斯特山区，一座前所未有的射电天文望远镜正在紧锣密鼓地兴建之中。2013年的最后一天，它的圈梁顺利合拢；现在，它的6根巨大的馈源支撑塔也刚刚安装完成。到2016年9月竣工后，它将以相当于30个标准足球场的接收面积，成为全球最大的单口径射电望远镜，帮助人类在宇宙中“看”得更远。


　　
　　巧用“天坑”的超级工程
　　
　　1933年，美国贝尔实验室的卡尔·央斯基无意中发现，大多数天体不仅辐射出可见光，也发射出其他一些电磁波。射电天文学的历史由此开启，80年间，现代天文学的很多重大发现都来自射电天文学的研究。比如说，“发现宇宙微波背景辐射”这一曾经获得了诺贝尔物理学奖的成果，就得益于射电天文学的进步。
　　
　　与传统的光学望远镜不同，射电望远镜靠接收天体的电磁波来进行研究。但射电天文学家也同样呼唤更大型的望远镜，或者通俗地说，希望有些像卫星接收器的，负责接收电磁波的“大锅”部分直径更大。这是因为，通过射电望远镜接收到的电磁波极为微弱，更大型的射电望远镜，意味着能够探测到更多的电磁波，也就是可以“看”得更清楚。第二次世界大战爆发之前，最先进的射电望远镜的口径只有9米。但到1963年，美国架设在波多黎各的阿雷西博射电望远镜，其口径已经达到了1000英尺（304.8米）。1974年，这一望远镜还进行了一次现代化改装，使观测性能得以提升。
　　
　　但尽管如此，天文学家们仍不满足。于是，在1994年，来自世界各地的几十名科学家着手为下一代射电望远镜选择建设的地址。经过严密的考察，贵州省南部的平塘县克渡镇大窝凼（dàng）得到了很高的评价。后来，射电天文学新一代“旗舰”观测设备——500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST）便在此动工兴建。
　　
　　北京天文馆副馆长景海荣告诉记者：“射电望远镜的选址有两个基本条件。天文学家首先需要考虑射电望远镜可能受到的来自人类电磁波的干扰，因为来自地球以外天体的电磁波极为微弱，很容易被人类活动产生的电磁波掩盖。所以，大型射电望远镜必须选择在干扰信号极少的无线电静默区兴建，但这就意味着它会在远离城市和居民区。
　　
　　在此基础上，为了让射电望远镜的建设成本不至于太高，就必须选择‘天坑’式的地形，以便只需小幅度改造地形就可以进行架设工程。考虑到射电望远镜周围肯定有天文学家工作和居住，兴建地点最好还要有较好的筑路条件，从而能相对方便地修建连接山区外面的公路，对人员进行补给。在为FAST选址的过程中，天文学家首先排除了那些过于靠近城市的区域，再通过卫星照片找出合适的‘天坑’，最后通过实地考察和检测电磁环境等方法，确定动工的地点。”
　　
　　大窝凼就是这样一个“黄金地点”。由于远离繁华地带，它的电磁波环境极佳，能够将望远镜受到的干扰降到最低。不仅如此，在FAST项目确定落户大窝凼之后，贵州省无线电管理局以大窝凼为中心，规划了半径150公里范围的射电天文保护区。其中，以大窝凼为中心的方圆5公里范围之内，更是严禁设置任何无线电发射设备。
　　
　　不仅如此，大窝凼的地形也很适合架设天文望远镜。它的3座如花瓣般伸展开来的山峰，形成了一处直径500米左右的天然洼地，刚好可以容纳FAST。而且，在历史上，大窝凼很少受到地震、冰雹、雪灾和风灾等自然灾害影响，可以将望远镜因为自然因素损毁的几率降到最低。
　　
　　“巨锅”让人类更了解宇宙
　　
　　竣工后的FAST，外观和工作原理都与太阳灶或者卫星接收器略有些相似。中国科学院国家天文台研究员王俊杰介绍说，像美国阿雷西博射电望远镜和FAST这样规模的望远镜，其反射面，也就是所谓的“大锅”部分不能转动。不过，它们的反射面上方，有一个通过多根钢索悬吊的馈源舱，经反射面反射而来的天体无线电波经过馈源和接收机，转换为可在电脑上显示的射电观测数据。FAST使用了6根巨大的馈源支撑塔来悬吊大约30吨重的馈源舱，通过钢索的牵拉，让馈源舱在一定范围内移动，实现射电望远镜“视野”的小幅度调整。
　　
　　那么，如此巨大的FAST，可以完成哪些任务呢？在中国科学院国家天文台为FAST设立的官方网站上，列出了它将要执行的几项任务。对于天文学界来说，较为重要的几项，即是对宇宙中的中性氢、脉冲星和星际分子的观测，因为它们有助于人类了解恒星起源和消亡的某些规律。
　　
　　王俊杰说：“脉冲星是一种会周期性发射脉冲信号的星体，它实际上是正在快速自转的中子星，也就是一种已经‘死亡’的大质量恒星。发现脉冲星是射电天文学史上重要的成就之一，亦是一项获得诺贝尔物理学奖的科研成果。得益于FAST的观测性能，天文学家有可能发现更多的脉冲星，?特别是新类型脉冲星如弱脉冲星、毫秒脉冲星、脉冲双星、河外强脉冲星等等。从而知晓这一类天体在宇宙中的分布规律，为了解大质量恒星在‘生命终点’的状态积累更多的素材。而宇宙中的中性氢以及星际分子，是恒星和星系形成的基本材料，因此通过对中性氢和星际分子的观测，不仅能获得恒星和星系演化的宏观图景，而且还能了解恒星和星系形成的具体机制。此外，对中性氢的探测，还有助于了解暗物质和暗能量的性质。”
　　
　　在科研之外，FAST也会成为一处独特的“科学地标”，为渴望了解天文学科研进展的人，提供“科普旅游”的目的地。1995年，波多黎各的阿雷西博射电望远镜因其壮观和极具未来感的外观，被选为科幻动作电影《007之黄金眼》的外景地。而后，这台望远镜吸引了大量的旅游者前来参观，其中不仅有天文爱好者，而且有007系列电影的“粉丝”。在中国，随着公众科学素质的提高，对天文感兴趣的人也在逐渐增多，因此，位于西藏自治区羊八井的中德亚毫米波望远镜，就吸引了不少想要“在最接近天的地方看宇宙”的天文爱好者专程前往。相比于这些天文科普旅游目的地，FAST“全球最大”的名号同样极具吸引力。
　　
　　“事实上，就在FAST施工的同时，贵州省政府就在距离FAST不到10公里的地方，兴建一处天文科普园区，依托FAST对公众进行科学传播。”景海荣告诉记者。而这一规划，也得到了王俊杰的证实。
　　
　　它能找到地外文明吗？
　　
　　除了这些能够拓展人类对宇宙认识的科研目标，FAST还有一项引人注目的任务，“对地外文明进行搜寻”，也就是人们通常所说的“寻找外星人”。
　　
　　使用射电天文学方法来寻找地外文明的科研工作，可以追溯到20世纪60年代的“奥兹玛计划”。从那时候直到今天，天文学界普遍认为，相比于直接的目击与接触，来自地外的“人工”无线电信号，是更容易获得的地外文明存在的证据。到目前为止，最为完善的地外文明搜寻计划，是从20世纪90年代中期开始的“凤凰计划”。这项工作先后使用了澳大利亚的派克斯射电望远镜、波多黎各的阿雷西博射电望远镜等器材，尝试以分析无线电讯号的方式搜寻外星文明。
　　
　　除了被动的寻找，人类也可以通过射电望远镜，向太空中可能存在文明的区域发送一些无线电信号，以说明自身情况。王俊杰说，1974年，人们通过当时世界上最为强大的阿雷西博射电望远镜，向距离地球2.5万光年的球状星团M13发送了一串由1679个二进制数字组成的信号，称为“阿雷西博信息”。“阿雷西博信息”包括了用二进制表示的前10个自然数、DNA双螺旋结构、人的外形和身高尺寸、组成太阳系的天体等内容，以及阿雷西博射电望远镜的口径等技术信息。
　　
　　虽然到目前为止，寻找地外文明的工作尚且徒劳无功，但FAST的加入，有可能带来一些积极的改变。景海荣透露，在北京天文馆正在制作，并计划于年中上映的新节目《UFO与外星人》里，就有关于FAST的镜头。在影片里，这座硕大无朋的射电望远镜能够接收从宇宙深处传来的电磁波，试图寻找地外文明存在的证据。
　　
　　FAST的官方网站介绍说，如果地外文明也使用电磁波（比如无线电波）进行通讯，而且天线是没有方向性的，那么，假如地外文明使用功率为1000兆瓦，也就是相当于人类城市电视台发射功率1000倍的系统发出电磁波，那么这种电磁波就有可能在穿越数光年的距离后被人类探测到。当然，这样的电磁波到达地球时已经极为微弱，只有极为灵敏的射电望远镜方才可能接收和分辨。
　　
　　以1000兆瓦的信号源为例，“凤凰计划”开始时使用的澳大利亚派克斯射电望远镜的性能，让它只能探测到4.5光年之外的信号源。相比之下，阿雷西博射电望远镜可以在18光年的范围里探测到这一功率的信号源，这就意味着它能观测到12处恒星，或者双星、三合星系统；而FAST竣工之后，它对1000兆瓦信号源的探测距离更可以达到28光年，或者说它可以探测的目标大约有1400个。这就好比有两个彩民，一个只买12张彩票，另一个买了1400张，虽然后者仍然不一定中奖，但至少中奖的几率会更高一些。