射电天文学与FAST望远镜

陈厚尊

最近，伴随着一则振奋人心的新闻，“射电望远镜”和“射电天文学”两个名词悄然走进了普通民众的视野。这则新闻是这样的：

2016年7月3日上午，位于中国贵州省黔南州平塘县克度镇金科村大窝凼（读作dàng，意为塘、水坑）的500米口径球面射电望远镜（FAST，Five hundredmeters Aperture Spherical radio Telescope）的最后一块三角形反射镜面开始起吊，并在索网上面安放到位。至此，FAST球面上的全部4450块反射镜面均已安装完毕，望远镜的建设和组装工作宣告结束，接下来将进入调试阶段，并于2016年9月正式投入使用。届时，FAST的超高灵敏度和高分辨率将助力中国的射电天文学迈向世界前列。同样是挂着“望远镜”的名号，FAST却与我们日常熟悉的天文望远镜有很大不同。首先，FAST 的口径非常大， 达到了500米，即便是观测时的瞬时有效口径也达到了300米。而地面上的光学望远镜口径一般很难超过10米，否则因镜片自身的重量引发的镜面变形对其成像质量会有显著影响。其次，FAST似乎被固定在了一个大山坳里，而不是像天文望远镜那样被安装在某种脚架上。即使是德国的口径100米的玻恩射电望远镜，也有一个可以令其“摆头”的支架。那么，FAST究竟是一台怎样的设备，又能在哪些领域帮助中国的天文学家取得领先世界的成果呢？为了了解这些，先让我们一起回顾天文学领域中相对年轻的一门分支学科：射电天文学。

这是一幅FAST望远镜在组装工作临近完成时的航拍实景图，可以看到它庞大的主体被黔南群山环绕。十几年前，仅有几十户村民住在这儿，而且不通电，老百姓的生活基本与现代文明隔绝。……