中国天眼-FAST教程文件

中国天眼-F A S T

观天巨眼--FAST

一、什么是FAST

FAST口径500米，是世界上最大的单口径射电望远镜！英文全称为（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope），简称FAST，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中。

①它是我国自主知识产权

②世界最大单口径、最灵敏的望远镜

③比德国波恩100米望远镜灵敏度高10倍

④比美国阿雷西博350米望远镜综合性高10倍

⑤它将在未来至少20年领先世界

被誉为“中国天眼”，由我国天文学家南仁东于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜为什么选址在大窝凼（dang）

影响射电望远镜的因素由几个

一是口径大小。射电望远镜，跟接收卫星信号的天线锅类似，通过锅的反射聚焦，把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。“用过‘锅盖天线’的人知道，锅盖口径越大，电视画面也越清晰。对于射电望远镜来说，口径越大看得越远。全世界的射电天文学家都追求建造更大口

径的‘锅盖’，以提高射电望远镜灵敏度。”王枫说，简而言之，就是“锅”越大，“阅读”到宇宙深处的信息就越多。

二是地形及施工影响。大家可能会觉得，为什么我们要做深山里做‘天眼’，是不是在其他地方挖一个坑也可以。但如果是人工挖的坑，一下雨就变成水库了”，而利用天然的喀斯特地貌非常有利于排水，另外如果不选择天然的直接开挖的话抛开建造时间不说，挖掘类似大小的至少耗资60亿。

三是电磁环境。因为射电望远镜是“被动地” 接受从宇宙深处来的电磁波，没有辐射，没有污染，没有噪声。因此他要求周围的电磁环境要求非常高。周边严禁设置、使用无线电台（站）；严禁建设（使用）产生辐射电磁波的设施，其中就包括手机、电视机、微波炉、电磁炉等。“禁止携带相机、手机、手表、充电器等电子产品进入景区。”）

（所以想去贵州天眼旅游发朋友圈的朋友要失望了）

为此早在2013年，贵州省人民政府就以省长令的形式发布了《贵州省500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法》，规定以射电望远镜台址为圆心、半径5公里的区域为核心区，5至30公里的环带为协调区，其中5至10公里的环带为中间区，10至30公里的环带为边远

区。2016年9月颁布实施的《黔南布依族苗族自治州500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区运行环境保护条例》，这是中国首部射电天文望远镜电磁宁静区运行环境保护法规。

《条例》规定，以射电望远镜台址为圆心，半径5公里区域内，严禁设置、使用无线电台，严禁建设产生辐射电磁波的设施；在半径5至30公里区域内，经论证对射电望远镜正常运行构成干扰的设施不得建设。同时，任何单位和个人不得占用国家为开展射电天文业务所划分的频率。

核心区周边6个通信基站及7个大理石矿山已全部关闭，停止核心区一切项目招商工作，并对矿山进行植被恢复，严格入河排污口的设置论证审批及监管工作。原来“中国天眼”所在地——大窝凼的上空有一条航线，经协调也进行了调整，为FAST让路。

选择大窝凼的原因

一是地貌最接近 FAST 的造型，工程开挖量最小；

二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透，不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜；

三是射电望远镜需要一处 " 静土 "，" 大窝凼 " 附近５千米半径之内没有一个乡镇，无线电环境理想。山崖

陡峭林立，山脚浓荫蔽日，为建造 FAST 望远镜，提供得天独厚的自然条件。

二、为什么要研制FAST

在阿波罗登月之后，赞比亚修女 Mary Jucunda给太空航行中心的科学副总监Ernst Stuhlinger 博士写了一封信，信中问道：目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭，他怎么能舍得为远在火星的项目花费数十亿美元？

博士回答的总结是这样的：“太空项目是科技进步的催化剂，它为学术研究工作提供了绝佳的实践机会，包括对月球和其他行星的研究、物理学和天文学、生物学和医学科学等学科，有它，科学界源源不断出现令人激动不已的研究课题，人类得以窥见宇宙无比瑰丽的景象；为了它，新技术新方法不断涌现。

斯塔夫里阿诺斯在其享誉世界的作品《全球通史》中，将世界文明史划分为两个部分，而这个分界点为1500年；无独有偶，亨廷顿在其《文明的冲突》中，把人类文明的交流划分为三个时期，他将1500年以前称为遭遇时期，1500-19世纪末称为冲击时期。那么1500年究竟发生了什么，在诸多学者的内心占据了如此重要的地位呢？

1500年前后，大航海运动开始了它划时代的征程，在这次伴随着无数血与火的文明碰撞中，无数国家的命运发生了翻天覆地的变化，而有些变化直到今日，仍然深刻地影响着世界格局。我们曾经错过了“大航海时代”，而今我们绝对不能错过“宇宙大航海时代”！

1993年在日本国际无线电科学联盟大会上，科学家们提出要在全球电波环境继续恶化之前建造新一代射电望远镜，但当时几个重大的全球望远镜计划都不允许中国人参与。

不让中国人参与，那我们就自己踏出一条走向未来的道路。时任中国科学院北京天文台副台长的南仁东，做出了他一生最重要的决定，他要为中国打造出最强大的射电望远镜。

三、FAST的用途

民事及科技用途

1.探测遥远的地外文明

这座巨大的望远镜外形与卫星天线相似，单口径500米，犹如一只巨大的“天眼”，将探测遥远、神秘的“地外文明”。千百年来人类大多是通过可见光波段观测宇宙。事实上，天体的辐射覆盖整个电磁波段，而可见光只是其中人类可以感知的一部分。

该射电望远镜可以用来监听外太空的宇宙射电波，其中包括可能来自其他智能生命的“人工电波”；在电力充足的条件下，这只巨大的“天眼”还能发送电波信号，几万光年远的“外星朋友”将有可能收到来自中国的问候。

2.用于太空天气预报

FAST还将把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星计时阵，为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。

同时，可以进行高分辨率微波巡视，以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号，作为被动战略雷达为国家安全服务。还可跟踪探测日冕物质抛射事件，服务于太空天气预报。

3.推动中国技术发展

FAST研究涉及了众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域，如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对中国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。

4.服务中国航天项目

射电望远镜作为我国乃至世界上一台主干观测设备，将在射电天文、天文地球动力学和空间科学等多个领域中取得一流的科学成果，将执行探月工程三期的VLBI测定轨和定位任务，以及我国未来月球和火星探测等各项深空探测任务，同时用于射电天文观测等多项科学研究。它作为一个单元参加中国VLBI网，将使其灵敏度提高42%。参加欧洲VLBI网，将使其灵敏度提高15%—35%。作为东亚VLBI网中口径最大的天线，它将起到主导作用。此外，该望远镜将进一步提升我国深空测定轨能力，为嫦娥探月工程和更长远的深空探测等国家重大战略需求服务。

5.寻找新一代诞生的天体

据FAST工程办公室研究人员介绍，项目建成后，它将使中国的天文观测能力延伸到宇宙边缘，可以观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体。

其能用一年时间发现数千颗脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律。而且无需依赖模型精确测定黑洞质量就可以有希望发现奇异星和夸克星物质；可以通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波；还可能发现高红移的巨脉泽星系，实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破。

军事用途