中国500米口径望远镜领跑世界 比国外灵敏10倍

最圆深坑

1994年底，北京天文台(现国家天文台)牵头20所院校，提出了“喀斯特工程”。准备从中国西南无数个喀斯特地貌的凹坑中，选出一个来建大望远镜。

看过遥感图，大家确定了300个候选的圆坑，经过走访又筛选出80个最圆的。贵州省黔南州平塘县克度镇金科村的一个圆形洼地——大窝凼，成为最有力的竞争者。“凼”，音荡，水坑的意思。

“当时到这里来勘测，明显感觉比其他的凼更圆一点。”南仁东说，他下踏了百个天坑，大窝凼最合适。

选一个形状最圆、深度和尺寸恰好的洼坑，可以减少“磨圆”所需的土石方工程量。在现场，南仁东指着坑底说：“绿色的地面是没有开挖过的，黄色的是动过土的。”我们目测这两部分面积是一比一。

水在石灰岩上削出几百米直径的“凼”。凼的底部都会有一个至少浴缸大小的水洼，这是积水向下渗透的地方。天文学家们考虑到，喀斯特地质下，积水可以从坑底渗漏出去，不至于於积和危害天线。不过FAST的天坑里，还是开掘了一条通到“隔壁”坑里的排水道。

指着建在山腰上的六座钢架(它们将来要拉吊起信号接收器)，南仁东说，如果不依托天坑，这些钢架就得从平地而起，不光造价承担不起，也无法达到精度要求。

在天坑中建筑，很麻烦的一点是空间腾挪不开。为此施工人员想了很多办法，用人工补机器的不足，采取一系列新工艺，得以把几十座钢梁和几十段框架，一点点搬运到恰当的位置。

毫米精度

FAST的设计目标，是把覆盖30个足球场的信号，聚集在药片大小的空间里。不如此，就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构，要实现毫米级精度，是天文学家从未做过的。

光确保钢结构不变形就是一大挑战。热胀冷缩效应无法忽视。南仁东指着钢架与边框相接处说，到了夏天，边框会比冬天外移30厘米。1.6公里长的巨大边框并不固定，而是“搁”在钢架上，它与钢架的接触面是一层平滑材料。这样即使边框胀缩，钢架也不会歪斜。

FAST的天线锅呈现标准的球形，在工作时它会变形，在适当的位置形成一个300米直径的抛物面(只有抛物面才能聚焦信号，球面和抛物面差距最小，可以最方便地在局部形成抛物面)。FAST靠变形来转换天线方向。

就像水手扯动缆绳控制帆的朝向一样，FAST拉扯索网来变形天线锅。FAST的钢索网，联系着边框以及2000多个天坑地表面上的小电机。这些电机配合动作，控制着钢索网的形状。整个变形过程，由激光定位系统校准。

而在索网的上空，高高悬着一个类似于神舟飞船大小的馈源舱(信号接收单元)，内设世界最精贵的接收器。这个接收单元内部，也有一个有六条伸缩腿的变形框架，负责把接收器放置在焦点上。30吨重的馈源舱，被六条400多米的钢索吊起，移动范围达200米，再求精度，谈何容易。

框架、索网、接收器，每一部分的位移都要控制在毫米级，FAST才能正常工作。

比起目前领先的“埃菲尔斯伯格”望远镜，FAST的灵敏度将提高10倍。这意味着，远在百亿光年外的射电信号，FAST也有可能听到。