25日，“中國天眼”迎來落成啟用8周年紀(jì)念日。在距離“中國天眼”不到3公里的一處山頭上，一臺40米級的射電望遠(yuǎn)鏡（核心陣試驗(yàn)樣機(jī)）正在進(jìn)行吊裝。

中國科學(xué)院國家天文臺副臺長姜鵬說，計(jì)劃利用“中國天眼”周圍5公里內(nèi)優(yōu)異的電磁波環(huán)境，建設(shè)24臺40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡與FAST組成核心陣。

2024年2月26日拍攝的“中國天眼”（維護(hù)保養(yǎng)期間使用物理濾鏡拍攝）。新華社記者 歐東衢 攝

“中國天眼”全稱500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，英文縮寫為FAST，是我國獨(dú)立自主設(shè)計(jì)并建造的世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。2020年1月，“中國天眼”通過國家驗(yàn)收并正式開放運(yùn)行。

圖為“中國天眼”工作模擬圖。（受訪者供圖）

2017年10月，“中國天眼”宣布發(fā)現(xiàn)首批新脈沖星，這是中國人首次利用自己獨(dú)立研制的射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星。今年4月17日，中國科學(xué)院國家天文臺FAST運(yùn)行和發(fā)展中心對外宣布，“中國天眼”發(fā)現(xiàn)的新脈沖星數(shù)量突破900顆，是同時(shí)期國際上其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的3倍以上。

姜鵬介紹，“中國天眼”能“多出成果”“出好成果”，既離不開相關(guān)團(tuán)隊(duì)的不懈努力，也與其性能優(yōu)勢有關(guān)，“‘中國天眼’在靈敏度上優(yōu)勢明顯”。

既然好成果頻出，且性能優(yōu)勢明顯，為何還要建設(shè)FAST核心陣？

答案是：未雨綢繆，持續(xù)保持“中國天眼”在靈敏度上的領(lǐng)先優(yōu)勢，同時(shí)彌補(bǔ)分辨率不足的先天缺陷。

據(jù)了解，在全球范圍內(nèi)，國際大科學(xué)工程平方公里陣列第一階段（SKA1）、美國的下一代甚大陣（ngVLA）等多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡陣列均在建設(shè)之中。

國際大科學(xué)工程平方公里陣列計(jì)劃于2029年完成第一階段建設(shè)任務(wù)，美國的下一代甚大陣計(jì)劃2035年完工。

姜鵬介紹，靈敏度和分辨率是決定射電望遠(yuǎn)鏡競爭力的核心指標(biāo)。“中國天眼”靈敏度高但分辨率不足，上述射電望遠(yuǎn)鏡陣列建成投用后，“中國天眼”可能會逐漸喪失在靈敏度上的優(yōu)勢，其分辨率不足的先天缺陷也會被放大，將面臨巨大挑戰(zhàn)。如果稍有松懈，中國天文學(xué)家就可能“失守”射電波段視野的最前沿。

困境當(dāng)前，修建FAST核心陣，便是破局之策。

圖為核心陣建成效果模擬圖。（受訪者供圖）

“單靠‘中國天眼’觀測宇宙，就像是用‘粗頭鉛筆’給天體畫像，而FAST核心陣建成投用的話，相當(dāng)于用高分辨率的‘?dāng)?shù)碼相機(jī)’拍攝遙遠(yuǎn)的星空。”姜鵬說，F(xiàn)AST核心陣建成后，將大幅提高“中國天眼”的“視力”，讓其不僅能看得遠(yuǎn)，還能看得清。

FAST核心陣的建設(shè)，還將進(jìn)一步提升“中國天眼”的靈敏度優(yōu)勢和優(yōu)良成圖能力，聚焦極端致密天體的起源與演化等當(dāng)前天文學(xué)最前沿的科學(xué)問題，有望在時(shí)域天文、宇宙的成分與演化和引力波暴等研究領(lǐng)域取得突破性成果。

“只有充分發(fā)揮重大科技基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新效能，不斷加強(qiáng)‘從0到1’的基礎(chǔ)研究，取得更多原始創(chuàng)新成果，才能搶占國際科技競爭的制高點(diǎn)。FAST核心陣的規(guī)劃正是對搶占科技制高點(diǎn)的響應(yīng)，可以有效補(bǔ)齊FAST在分辨率和成像方面的短板，提前挖掘時(shí)域天文等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的科學(xué)潛力。”中國科學(xué)院院士陳仙輝說。

姜鵬說，如果只把“中國天眼”當(dāng)成一個(gè)望遠(yuǎn)鏡、一臺監(jiān)測設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)標(biāo)了。但要維持其世界領(lǐng)先的地位，就不能停止創(chuàng)新。

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