技术详解“中国天眼”：世界上最大的单口径射电望远镜FAST 留言

仰望星空，有无数来自宇宙的信号，蕴含着宇宙的奥秘。为捕获这些信号，历经20多年，大国重器“中国天眼”工程终于完成。

FAST(Five-­hundred-­meter Aperture Spherical radio Telescope, 500米孔径球面射电望远镜)，自2017年10月取得首批成果，一年以来FAST已经探测到59颗优质的脉冲星候选体，有44颗已得到认证。

上图为FAST观测脉冲星示意图以及脉冲星的归一化平均脉冲轮廓和单脉冲轮廓。A(上)为FP1平均脉冲轮廓，FAST通过约52.4秒漂移扫描(红色)产生信噪比为Parkes望远镜L波段积分2100秒结果(灰色)信噪比的3倍，表现出FAST高灵敏度优势。A(下)为FP1单脉冲轮廓。B为FAST采用跟踪观测5分钟，获得的另一颗新脉冲星FP2的单脉冲轮廓。

几天前，2018年10月15日中科院国家天文台宣布，经国际天文学联合会小天体命名委员会批准，国际天文台于1998年9月25日发现的国际永久编号为“79694”的小行星被正式命名为“南仁东星”。

仰望星空，致敬这位“中国天眼”的发起者和奠基人！

在FAST落成前，阿雷西博望远镜以300米口径已经独霸世界最大口径射电望远镜50多年，利用其超高的灵敏度做出了很多重大天文学发现。

但阿雷西博望远镜的主镜面是完全固定的球面，成像是不完美的，为了对像差进行改正，上图所示的馈源舱本身需要对信号做二次、三次反射，复杂的光路让它不得不重达500多吨。

FAST工程的主镜面采用了主动面技术，每一块面板都可以在促动器的驱动下上下运动，把镜面从初始的球面形灵活地变成抛物面型，通过主镜的主动变形来实现对天体的跟踪，同时实现对像差的改正。所以FAST望远镜的馈源舱外观非常简洁，没有复杂的悬架结构，只要用6根柔性索吊着就可以。

反射面的功能是将电磁波反射到焦点，以便接收器可以接收和记录信号。包括一个口径500米由近万根钢索组成的反射面索网主体、反射面单元、促动器装置、地锚、圈梁等。

反射面索网安装在格构式环形圈梁上，它有2400个连接节点，在索网上安装4600个反射面单元，2400个节点下方连接下拉索和促动器装置，促动器再与地锚连接，形成了完整的主动反射面系统，能够实现实时控制下形成瞬时300米口径抛物面的功能。

在洼地周边山峰上建造6个百余米的支撑塔，安装公里尺度的钢索柔性支撑体系及其导索、卷索机构，以实现馈源舱的一级空间位置调整；

制造直径10米左右的馈源舱，在馈源舱内安装Stewart平台（精调并联机器人）用于二级调整；制造两级调整机构之间的转向机构，辅助调整馈源舱的姿态角。

建设10余个毫米级精度基准站组成的测量基准网。通过9个近景测量基站，对反射面位形实时扫描；利用激光跟踪仪及激光跟踪系统实现对馈源舱实时反馈的控制；建设现场总线系统，实现反射面的主动变形；建设实时检测和健康监测系统。

研制高性能的多波束馈源接收机，频率覆70MHz-3GHz。研制馈源、低噪声制冷放大器、宽频带数字中频传输设备、高稳定度的时钟和高精度的频率标准设备等。配置多用途数字天文终端设备。

主要负责观测基地及辅助设施的建设（包括道路施工等），以确保高质量的支持望远镜的运行、观测和维护，并满足 FAST工作人员的工作与生活需要。根据功能需要，观测基地的建筑计划包括综合楼、维修厂房和分散在基地及反射面周围的零星建筑等。

原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）：射频易商城