2021年3月31日，“中国天眼”（FAST）正式向全球天文学家开放。什么是“中国天眼”？是我国用于探索宇宙的具有自主知识产权的单口径球面射电望远镜。有了它，可以促进对宇宙深空的认识和探测，为天文学的发展提供新的可能。
“中国天眼”有多大？它的直径为500米，发射面积相当于30个标准足球场。如果装满矿泉水，全世界70亿人平均每人能拿到4瓶。能看多远？它可以看穿超过130亿光年的区域，接近宇宙的边缘。目前，“中国天眼”是世界上最大、灵敏度最高的单口径射电望远镜。
学习抛物面天线原理，聆听来自地球的宇宙信号
“中国天眼”的学名是500米口径射电望远镜。与通过可见光观察的普通光学望远镜不同，射电望远镜通过拾取宇宙中不可见的无线电波来“观察”宇宙。在我们头顶厚厚的大气层中有两扇“窗”：一是可见光窗，人类通过它观察了数千年的宇宙；另一个是射电窗，1930年代，射电天文学的先驱卡尔·扬斯基意外发现银河系中心的信号，拉开了射电天文学的帷幕，推动人类了解宇宙的起源和宇宙的起源。生命的起源。
“中国天眼”是当今射电天文的“重器”。基本原理是什么？我们都知道平行电磁波遇到抛物面反射后会收敛到焦点位置。对于射电望远镜来说，将反射面做成抛物面形状，然后在焦点位置放置一个接收器，可以收集天体发出的电磁波信号，进行天文观测。抛物线的面积越大，收集到的信号越多，探测到的物体就越微弱，越远。因此，自从卡尔·扬斯基意外发现射电天文观测窗后，世界各地的天文学家就一直致力于建造反射镜尽可能大的巨型射电望远镜。
同时，随着人类对无线电的大规模使用，产生的无线电波越来越多，干扰了人类对空间信号的接收。在1993年的国际无线电大会上，包括中国在内的许多国家都提出了在地球电磁波环境被破坏之前建造超口径射电望远镜的倡议。次年，以南仁东先生为代表的中国科学家开启了“中国天眼”的探索之旅，开启了“化不可能为可能”的征程。
困难重重突破，“中国天眼”在灵敏度上占据制高点
可以建造多大的望远镜取决于最终发现的凹陷有多大。一个合适的抑郁症很难找到，因为它必须同时满足所有四个条件。首先，它必须足够大，足够圆，否则只有开挖和支撑的成本，才会让这个项目成为不可能；其次，要远离人口密集的地区，保证良好的电波环境；第三，不能积水，否则设备寿命难以保证；最后，必须有优良的地质条件，否则无法建成大型、高精度的天文观测设备。
从1994年到2006年，南仁东率队从8000多张地图中挑选了300多个坑，进一步缩小到几十个坑。该团队几乎走遍了这些洼地，调查了现场，并在风中睡觉。最终选址在贵州省平塘县克都镇大窝当坳陷。
站址确定后，如何设计、如何实现、建成后如何调试和使用，没有现成的经验：关键技术没有先例，关键材料需要从从头开始。
“中国天眼”的设计不同于世界上现有的单口径射电望远镜，首先体现在“视网膜”和“瞳孔”的设计上。 “视网膜”是指反射面； “瞳”是指馈电舱，也就是放置宇宙信号接收系统的舱室。
作为全球首创，“中国天眼”的“视网膜”是一个可以改变形状的主动反射面，从球面变为抛物面。具体来说，这个巨大的可移动“视网膜”是由6670根钢索组成的索网，悬挂在由50根巨大钢柱支撑的直径500米的环梁上；索网覆盖4450片，380多种反射面单元；索网下方是2225下拉索，每根下拉索都固定在地上的执行器上，通过操纵执行器拉动下拉索来改变索网的形状，从而收集并观察天文信号。
《中国天眼》的“瞳孔”是饲料舱，也是大胆的突破性设计。大多数传统射电望远镜的“瞳孔”位置是固定的，或者只能微调。 “中国天眼”则完全不同。它采用全新的光缆驱动控制系统，让“中国天眼”的“瞳孔”可以自由变换角度和位置，更有效地采集、跟踪和监测更丰富的宇宙电磁波。
从体积上看，世界最大射电望远镜的供料舱重达1000多吨，而“中国天眼”供料舱仅重30吨左右。小尺寸带来了很多优点，比如有效减少光路的遮挡，减少干涉信号，使光束非常干净，更有利于天文观测。
“中国天眼”设计的突破与创新，给“从图纸到现实”的制造带来了巨大挑战。应对挑战的过程，也是国内精密制造不断创造奇迹的过程。例如，为了实现世界上第一个反射面（即索网）可以改变其形状的设计，要求构成索网的钢索具有一定的弹性，如弹簧，疲劳强度是现有标准的两倍多，这在世界上是前所未有的。 还要求每根钢索的加工精度达到1毫米，比传统标准提高了一个数量级。
近两年来，科学家们不断对索体技术进行全方位的改进，一条钢索经过200万次疲劳实验。经过近百次的失败，终于成功解决了这一关键问题，实现了超大跨度、超高精度、主动位移索网结构三大世界创新。
建设完成后，“中国天眼”进入调试阶段。巨型望远镜的调试涉及天文学、测量、控制、电子、力学、结构等多个学科。这是一项高度跨学科的应用研究。世界上传统大型射电望远镜的调试周期很少少于4年。 “中国天眼”开创了新模式，调试工作也更具挑战性。
到目前为止，已经实现了跟踪、漂移、运动扫描、编织扫描等，并提前完成了功能调试。在性能调试方面，“中国天眼”的直径为500米世界上最大口径射电望远镜，但要达到毫米级精度还是相当困难的。目前，望远镜测量基准网络的精度已经提高到1毫米以内，其中灵敏度水平是世界第二大望远镜的2.5倍。这是国产望远镜首次在灵敏度参数上占据制高点。此外，19光束的安装已经完成，其意义也很重要：望远镜的视场可以扩大到原来的19倍，大大提高了望远镜的巡天效率。
“中国天眼”专利技术已应用于多个领域，不断孵化新的科学成果
“中国天眼”团队敢想敢做，但难度大、具有挑战性。设计与施工的过程，既是一个攻坚克难的过程，也是一个不断产生创新成果的过程。许多具有我国自主知识产权的专利技术相继诞生和应用。例如，超高疲劳性能钢索结构应用于大型体育场馆，高精度索结构生产系统应用于港珠澳大桥的建设。
在整个制造和安装过程中也产生了许多国家和省级的施工方法。例如，在为“中国天眼”铺设“视网膜”的过程中，4450个反光单元、6670根钢索、数万个关节轴承由工人在几十米的高度一个个组装。以零容错完成。这些复杂的施工方法将有利于未来大型复杂项目的精准施工。
可以说，“中国的天眼”是现代工程奇迹。凝聚了20多家科研机构、数百名科研人员的心血、数千名一线工作者的汗水。施工条件艰苦，很多人在工地工作几天后，身上就会出现红疙瘩。潮湿冰冷的棚子里没有空调，没有暖气，每个人的被子都湿透了，快要挤出水来了。人们常说，只有中国才能造出“天眼”。我想，靠造出“天眼”，是城市永不放弃、团结一致的精神。
2017年10月，“中国天眼”首批科技成果公开。如今，以“中国天眼”数据为基础世界上最大口径射电望远镜，发表高水平论文70余篇；发现的脉冲星数量已超过300颗，是同期世界上所有其他望远镜总和的三倍。为什么脉冲星的发现至关重要？脉冲星正在快速旋转中子星，密度极高，每立方厘米重达数亿吨。它本身像灯塔一样散射光，无时无刻不在扫描宇宙；它的自转速度快，自转周期精确，是宇宙中最精确的时钟。因此，掌握脉冲星有利于“宇宙导航系统”的建立，将有助于人类实现未来星际旅行的梦想。
下一步，“中国天眼”将进一步加大在低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子等前沿方向的探索，加强国内外开放共享，推动航天输出硕果累累，勇攀世界科技高峰。我们年轻一代的科学家也将努力“用”出凝聚了中国四代科学家心血的“天眼”，产生更多的科研成果，推动人类对宇宙的探索和认知。
