“中國天眼”升級的啟示

近日，“中國天眼”FAST的核心陣試驗樣機建設正式啟動，計劃利用FAST周圍5公里內優異的電磁波環境，建設24臺40米口徑射電望遠鏡與FAST組成核心陣。核心陣將有效提升FAST分辨率、精確定位和精細成圖能力，大大拓展現有科學研究領域。在建成8周年之際，FAST開啟升級之路，帶給我們什么啟示？

啟示一：敢為人先，樹立卓越目標。

上世紀90年代，我國天文學家提出建設“中國天眼”構想，那時中國最大的射電望遠鏡口徑不到30米，而“中國天眼”的目標是超越當時世界第一的阿雷西博望遠鏡。阿雷西博望遠鏡1963年由美國人在波多黎各建成投用，直徑達305米、后擴建為350米。

要在中國的土地上，建造世界上最大的射電望遠鏡——在這個目標的激勵下，FAST于1994年開始大規模選址，2007年7月批復立項，2011年3月動工開建，2016年9月落成啟用，2020年1月通過國家驗收并正式開放運行。它具有我國自主知識產權，直徑達500米，是世界最大、靈敏度最高的單口徑球面射電望遠鏡。

卓越的目標一旦實現，就會帶來卓越的成果。“中國天眼”世界最大、最靈敏的特性，激發了很多特殊技術需求，讓中國科學家和工程師們在不斷挑戰認知和技術極限、不斷“發現問題、解決問題”中精進升級。僅在建設階段，FAST就獲得了鋼結構、自動化產業、機械工業、電磁兼容研發等10余個領域的國家大獎。

性能卓越的大科學裝置，能幫助科學家持續產出重量級發現。自運行以來，FAST在脈沖星、快速射電暴、納赫茲引力波等領域取得了多項重要原創性成果。

啟示二：不斷進取，瞄準現實需求。

要維持世界領先的地位，就不能停止創新。前車之鑒是曾被“中國天眼”對標的阿雷西博望遠鏡，已于2020年坍塌，觀測壽命57年。

靈敏度和分辨率是射電望遠鏡的核心競爭指標。從全球視野看射電望遠鏡建設，國際大科學工程平方公里陣列計劃于2029年完成第一階段建設任務（SKA1），美國的下一代甚大陣（ngVLA）計劃2035年完工。而“中國天眼”靈敏度高但分辨率不足，在前述射電望遠鏡陣列建成投用后，可能會放大分辨率不足的先天缺陷，并逐漸喪失在靈敏度上的優勢，將面臨巨大挑戰。稍有松懈，我們就可能“失守”射電波段視野的最前沿。FAST的核心陣，正是為此而建。建成后，將大幅提高“中國天眼”的“視力”，讓其不僅能看得遠，還能看得清。

當然，大科學裝置建設指標也不能一味求高，還要滿足現實科研需求。FAST在高水平管理運行方面作出了很好的表率，年度觀測時間穩定在5300小時左右，已遠超國際同行預期的工作效率，為其科學產出起到重要支撐作用。此次升級，FAST核心陣選取的也是一種低成本、可快速實施的射電望遠鏡陣列方案。

近年來，各地紛紛上馬大科學裝置，在充分肯定成績的同時，也要正視不足。有些大裝置的投入規模不足、國際領先性不夠，有些地方盲目搶建大裝置、造成低水平重復建設，還有部分大科學裝置建成之后運行難，甚至有始無終、束之高閣，造成極大浪費。“中國天眼”的升級讓我們看到，建設大科學裝置要做好頂層謀劃、樹立卓越目標、瞄準現實需求，只有建設好更高質量的“大國重器”，才能不斷加強“從0到1”的基礎研究，搶占國際科技競爭的制高點。

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