“中国天眼”升级的启示

2024-09-29 18:09:47 经济日报

近日，“中国天眼”FAST的核心阵试验样机建设正式启动，计划利用FAST周围5公里内优异的电磁波环境，建设24台40米口径射电望远镜与FAST组成核心阵。核心阵将有效提升FAST分辨率、精确定位和精细成图能力，大大拓展现有科学研究领域。在建成8周年之际，FAST开启升级之路，带给我们什么启示？

启示一：敢为人先，树立卓越目标。

上世纪90年代，我国天文学家提出建设“中国天眼”构想，那时中国最大的射电望远镜口径不到30米，而“中国天眼”的目标是超越当时世界第一的阿雷西博望远镜。阿雷西博望远镜1963年由美国人在波多黎各建成投用，直径达305米、后扩建为350米。

要在中国的土地上，建造世界上最大的射电望远镜——在这个目标的激励下，FAST于1994年开始大规模选址，2007年7月批复立项，2011年3月动工开建，2016年9月落成启用，2020年1月通过国家验收并正式开放运行。它具有我国自主知识产权，直径达500米，是世界最大、灵敏度最高的单口径球面射电望远镜。

卓越的目标一旦实现，就会带来卓越的成果。“中国天眼”世界最大、最灵敏的特性，激发了很多特殊技术需求，让中国科学家和工程师们在不断挑战认知和技术极限、不断“发现问题、解决问题”中精进升级。仅在建设阶段，FAST就获得了钢结构、自动化产业、机械工业、电磁兼容研发等10余个领域的国家大奖。

性能卓越的大科学装置，能帮助科学家持续产出重量级发现。自运行以来，FAST在脉冲星、快速射电暴、纳赫兹引力波等领域取得了多项重要原创性成果。

启示二：不断进取，瞄准现实需求。

要维持世界领先的地位，就不能停止创新。前车之鉴是曾被“中国天眼”对标的阿雷西博望远镜，已于2020年坍塌，观测寿命57年。

灵敏度和分辨率是射电望远镜的核心竞争指标。从全球视野看射电望远镜建设，国际大科学工程平方公里阵列计划于2029年完成第一阶段建设任务（SKA1），美国的下一代甚大阵（ngVLA）计划2035年完工。而“中国天眼”灵敏度高但分辨率不足，在前述射电望远镜阵列建成投用后，可能会放大分辨率不足的先天缺陷，并逐渐丧失在灵敏度上的优势，将面临巨大挑战。稍有松懈，我们就可能“失守”射电波段视野的最前沿。FAST的核心阵，正是为此而建。建成后，将大幅提高“中国天眼”的“视力”，让其不仅能看得远，还能看得清。

当然，大科学装置建设指标也不能一味求高，还要满足现实科研需求。FAST在高水平管理运行方面作出了很好的表率，年度观测时间稳定在5300小时左右，已远超国际同行预期的工作效率，为其科学产出起到重要支撑作用。此次升级，FAST核心阵选取的也是一种低成本、可快速实施的射电望远镜阵列方案。

近年来，各地纷纷上马大科学装置，在充分肯定成绩的同时，也要正视不足。有些大装置的投入规模不足、国际领先性不够，有些地方盲目抢建大装置、造成低水平重复建设，还有部分大科学装置建成之后运行难，甚至有始无终、束之高阁，造成极大浪费。“中国天眼”的升级让我们看到，建设大科学装置要做好顶层谋划、树立卓越目标、瞄准现实需求，只有建设好更高质量的“大国重器”，才能不断加强“从0到1”的基础研究，抢占国际科技竞争的制高点。

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