中国天眼FAST,这座全球最大且灵敏度最高的单口径射电望远镜,即将迎来一次意义重大的技术升级。此次升级的核心目标是通过“阵列化”扩建,突破现有单一口径在观测分辨率和连续性上的局限,为人类探索宇宙打开新的窗口。
自2016年投入试运行以来,FAST已在脉冲星发现、快速射电暴研究、纳赫兹引力波探测等领域取得多项原创性成果,被誉为“宇宙听力冠军”。然而,受限于单一口径设计,其观测遥远天体时的分辨率仍有提升空间,且地球自转导致的位移限制了长时间连续观测能力。这些短板成为推动科学家启动“阵列化”扩建的关键动因。
此次升级方案分为两大方向:其一是在湖南湘西州龙山县建设FAST扩展阵(FASTA),通过铺设5米口径天线和简易接收单元形成密集网,将有效基线从300米扩展至数十公里。每个单元通过光纤将信号传输至FAST总处理器,既降低成本又显著提升空间分辨率,预计提升幅度达10至100倍。其二是在FAST周边30公里的“电磁净土”区域内布设数十台40米口径中型天线,目前已有4台实验阵建成,其中2台已与FAST实现联合观测并获得清晰干涉条纹。未来,这些中型天线将与FAST组成“超级战队”,构建出虚拟口径达几十公里的“超级望远镜”,大幅提升灵敏度和分辨率。
从科学价值来看,升级后的FAST将化身“多功能宇宙探测仪”。在寻找地外生命线索方面,科学家计划利用其高灵敏度,在距离地球约100光年范围内探测拥有磁场的系外行星。磁场是行星宜居的关键条件,例如地球磁场可阻挡有害宇宙射线,保护生命繁衍。而FAST的射电信号探测能力恰好能穿透大气层,且其单位接收面积性价比极高——造价仅12亿元人民币,远低于国际同类阵列望远镜(如ALMA射电望远镜造价约92亿元人民币)。
升级后的FAST还将深入探索快速射电暴的起源、解决哈勃常数危机、寻找失踪的重子物质,并服务于近地天体预警和深空探测等国家战略。例如,其高分辨率观测能力可提前发现潜在撞击地球的小行星,为人类规避风险提供关键数据。
此次升级不仅将巩固我国在中低频射电天文领域的国际领先地位,更将推动全球射电天文学研究进入“中国时刻”。目前,已有超过10个国家和地区的科研团队参与FAST相关研究。随着两个系统化巡天计划(CRAFTS和GAS)的推进,预计将发现上千颗脉冲星、数十万个新气体星系,并绘制出超过100亿像素的新一代原子氢气天图。这些成果或将颠覆人类对宇宙的认知,例如证明系外行星磁场普遍存在,或在脉冲星黑洞系统、引力波源等领域催生重大突破。
据悉,FAST扩展阵已在湖南启动选址勘察,整体升级计划预计3至4年内完成。这场技术革新不仅是一次望远镜的升级,更是人类探索宇宙的又一次重要尝试。当FAST的“眼睛”更亮、“耳朵”更灵,我们与宇宙的距离或将因此更近一步。











