中国天眼落成十周年｜天机九问 叩响大国重器的星辰答卷

仰观星汉，求索天地奥义，是流淌于中华文明千年不绝的精神文脉。从古时星官观测，到历代古籍穷究寰宇，先贤以笔墨向浩瀚苍穹发出亘古的追问。

数千年后的今天，五百米口径球面射电望远镜（中国天眼）落地贵州，宛若一只银色巨眸静卧群山，聆听百亿光年外的微弱低语。

从古人问天，到天眼问天，中国人仰望星空的浪漫与倔强，从未改变。

“圜则九重，孰营度之？”古人以“九”为天之极数，谓天有九重，层层而上，不可穷尽。中国天眼落成十周年之际，我们推出策划《十年，天机九问》，问天、问地、问己，九问九答，叩响大国重器的星辰答卷。

十年，不是终点，是下一次抬眸的起点。

壹

何以凝望亿万星河

作为世界最大单口径射电望远镜，FAST的科学目标被寄予厚望。通常认为，宇宙起源于138亿年前的大爆炸，因空间持续膨胀，可观测宇宙半径约460亿至470亿光年。

FAST，500米口径球面射电望远镜，反射面由4450块三角形铝板拼接而成，面积相当于30个足球场，灵敏度达到此前世界之最阿雷西博望远镜的2.25倍。凭借超高灵敏度，FAST能探测更深远区域，帮助人类了解宇宙形成、地球周边环境和更多天文现象。FAST在落成第二年即发现两颗脉冲星，一颗距地球约1.6万光年，一颗约4100光年，实现中国射电望远镜发现脉冲星“零的突破”。

自2016年落成以来，FAST在脉冲星搜寻、中性氢观测、快速射电暴研究及纳赫兹引力波探测等多个前沿领域持续产出重要成果。

2024年1月，FASHI首期数据（DR1）刚一亮相，便以41741个探测源登顶世界最大中性氢星系样本。这个数字，让Arecibo望远镜ALFALFA项目历时十余年积累的纪录（约7000平方度、31500个源）成为历史。 资料图

贰

何以点亮深空灯塔

“脉冲星就像宇宙中的灯塔。”中国科学院国家天文台副台长、FAST总工程师姜鹏解释，可以想象这样的画面：在太阳系之外，在银河系的旋臂之间，一颗颗死去恒星留下的致密残骸正在高速旋转。每转一圈，它的磁极方向就扫过地球一次。如果把它发出的电磁波转换成声音，会听见“嘟——嘟——嘟——”像心跳，像节拍器，精准得令人难以置信。

这就是脉冲星——宇宙中最准的时钟。

FAST用十年时间，找到了超1300颗。什么概念？同期全球所有其他射电望远镜加起来，发现的总和也没有这么多。

姜鹏说，发现一颗脉冲星，就像在漆黑的深海里点亮一座灯塔。它标记了位置，也指明了方向。

1300颗脉冲星，就是1300座“灯塔”。它们分布在银河系的各个角落，每一颗都有自己独特的自转周期和位置坐标——比如，这一颗1.83秒转一圈，那一颗0.59秒转一圈。当“灯塔”足够多时，人类就拥有了一张迄今为止最完整的深空导航图。

也许有一天，当我们真正飞向深空，回望地球时，那些脉冲星，就是银河系里永不熄灭的路标。而它们，是FAST替我们点亮的。

脉冲双星艺术图，FAST望远镜位于图片下方，图片AI生成 资料图

叁

何以捕捉毫秒闪光

有一束光，来自29亿光年外。它只闪一下，几毫秒就消失，释放的能量却抵得上太阳几天总和。这种宇宙深处的神秘“眨眼”，叫快速射电暴。

过去20年，人类只能看见它“闪了一下”。至于怎么闪、为什么闪，一片模糊。2022年6月起，FAST持续观测编号为FRB 20220529的快速射电暴长达两年多。

科学家用“法拉第旋转量”追踪——射电波穿过磁场时振动方向会发生旋转，转得越厉害，环境越复杂。

一年多时间，法拉第旋转量中位数仅17，像偶尔泛起涟漪的湖面。2023年12月的一天，曲线被无形的手猛地拽起——法拉第旋转量飙升约2000弧度/平方米，变化幅度高达此前标准差的20倍，短短两周内，它又急速回落，恢复平静。

剧烈、快速、可逆。这种完整的磁环境翻转过程，在快速射电暴研究史上从未被记录过。这是FAST在国际上首次捕捉到重复快速射电暴法拉第旋转量发生剧烈跃变并随后回落的详细演化过程，为“快速射电暴起源于双星系统”假说提供了直接且关键的观测证据。

烛龙倏忽开眼。FAST不仅看见了那道闪光，还完整记录了它睁开又闭合的全过程。

艺术想象图——双星系统中，伴星的星冕物质抛射形成磁化等离子体云，穿过地球与快速射电暴源的观测视线，引发法拉第旋转量的剧烈变化。（国家天文台提供）

肆

何以扎根黔山深处

“我们非常幸运，选到了一个地球上独一无二的最适合FAST建设的台址。”2006年，FAST项目正式选址贵州平塘大窝凼时，南仁东曾这样说。

选址工作始于1994年。FAST对台址要求苛刻：天然喀斯特洼地、地形合适、地质稳定、排水通畅、优良的电磁环境。南仁东带领团队，分析了上千个洼坑的数字地形模型，徒步踏勘了上百个窝凼，历经12年艰辛勘探，最终确定大窝凼为最佳台址。

大窝凼洼地位于贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，地势北高南低，起伏较大，周围峰丛林立，形成了良好的防风屏障。区域内碳酸盐岩广泛分布，岩溶峰丘、洼地、落水洞等地貌发育程度极高，地质结构稳定。

最重要的是，大窝凼有三方面极度符合FAST的选址需求。一是地形适宜，大窝凼的洼地在形状上与FAST的球面设计贴合，这样可以极大地减少土建工程量；二是排水顺畅，这里是喀斯特地貌，地下暗河丰富，天然的排水条件不会出现雨水积聚情况；三是优良的电波环境，大窝凼五公里范围内无密集人口居住区，优良的无线电环境，为微弱的射电天文信号接收提供了基础保障。

2026年5月7日拍摄的位于贵州平塘县的中国天眼全景（无人机照片，维护保养期间拍摄）。新华社记者 欧东衢 摄

伍

何以撼动寰宇目光

实现我国射电望远镜自主发现脉冲星“零”的突破。

首次获得纳赫兹引力波存在的关键证据。

首次捕捉到重复快速射电暴法拉第旋转量剧烈跃变并回落的完整过程。

……

科学突破的底座，是另一场技术创新的漫长突围。

过去，中国中低频射电天文长期依赖进口的高端放大器，如今已实现自主研发。FAST馈源驱动钢丝绳完成国产化：6根总长近4000米、单根重6吨多，经6.2万次滑轮运行、20万次脉冲疲劳试验，2026年1月研制成功，2026年6月安装完毕，成本降至进口一半左右。

技术自主，打开世界格局。2021年3月31日零时起，FAST正式向全球天文学家开放共享。消息一出，共收到来自国内外科学用户的7216小时观测申请，其中14个国家（不含中国）的27份国际项目获得批准。

“人类拥有同一片天空，天文学的国际开放是必然。”姜鹏说，作为重大科技基础设施，FAST所蕴含的意义，不仅是中国的，更是世界性的。

资料图

陆

何以守望巨目不眠

FAST总控室里的人看不见星辰，只是日复一日保障望远镜高质量运行。他们的满足感是延迟的——往往在重大成果发布时，才得知自己曾为人类认知宇宙作出贡献。

孙纯对此感触最深。她是FAST现场运行主管，2012年加入FAST团队，她的工作是为这台巨型望远镜制定一份精确到秒的“观测课程表”。FAST观测年从每年8月1日零时开始，至次年7月31日24时结束，每年有效观测时间5300多个小时。待观测天体多达几千个，可见窗口短暂苛刻，她要在有限时间内将观测时间公平高效地分配给数以百计的科研项目。

“我们必须确保设备状态良好，数据完整、准确，却无从预知这些数据的科研价值，这只能等科学家来‘开盲盒’。”孙纯说。

从2016年落成至今，三千多个日夜，总控室的屏幕从未熄灭。每一个“没什么事发生”的夜晚，都有人在群山深处默默地守护着。

FAST科研工作人员处理科研数据。

柒

何以铸就国之重器

今年7月，北京人民大会堂，当姜鹏代表团队接过国家科技进步奖一等奖时，千里之外，贵州大窝凼，FAST望远镜像平时一样正常观测运行。

“1994年提出构想，三十二年，4代人接续。”姜鹏说，“南仁东先生是造梦者，我们都是圆梦人。”

2009年，31岁的姜鹏博士毕业，来到中国科学院国家天文台，加入FAST团队，南仁东把索网工程交给他。6670根钢索要支撑住500米口径反射面，在球面与抛物面之间频繁变位，耐疲劳性能必须达到500兆帕，远超传统标准。当时，世界上没有任何国家生产过这种级别的钢索。

姜鹏带领团队耗费近两年时间，经历近百次失败，终于研制出强度为国标2.5倍的成品钢索。这一突破催生了12项自主创新专利。2015年2月4日，索网成功合龙，FAST渡过建设阶段最艰难的一关。

2016年，FAST落成。病重的南仁东嘱托姜鹏：“以后这台望远镜就拜托给你们了”。之后，姜鹏带领团队以远超国内外同行预期的速度完成了望远镜调试任务，多项原创技术达到国际领先水平，于2020年1月完成国家验收。

32年间，“再坚持一下”被重复无数遍，一代代人用时间把天马行空的构想磨成国之重器。

资料图

捌

何以聚合单眼成阵列

一只眼睛看得再远，也有看不清的时候。

FAST目前的优势是灵敏度极高——它“听得见”宇宙深处最微弱的信号，能看到别的望远镜看不到的天体。但，作为单口径望远镜，它并非没有缺点：分辨率不足。

姜鹏打了个比方：“灵敏度是决定你能不能看得见，分辨率是决定你能不能看得清楚。”当快速射电暴爆发时，FAST能“听见”它来了，却很难看清它从哪个星系来。就好比一幅画，过去只能看见轮廓，却看不清细节。

怎么办？给FAST配上“阵列”。

FAST团队正在推动FAST二期工程，在它周边30公里范围内，规划建设数十台40米口径的射电望远镜，与FAST组成一个巨大的综合孔径阵列。

建成之后，这些天线将与FAST协同工作，构成世界首个“以巨型望远镜为中心、中型望远镜环绕”的混合口径射电干涉阵列。单眼聚合成阵，分辨率将提升约200倍。

FAST核心阵列效果图 资料图

玖

何以望向苍穹更深处

4月，2026年度中国青年五四奖章暨新时代青年先锋奖评选结果揭晓，FAST现场维保组组长雷政光荣上榜。这位从贵州本土成长起来的青年科学家，用13年青春守护着大窝凼的“中国天眼”。

“南仁东老师说过，人类文明靠的就是对未知的探索精神。我们这个望远镜，就是在为整个人类文明再打开一扇窗。”雷政说。

在FAST团队，像雷政这样的人还有很多——他们平均年龄不到39岁，常年驻守深山，把最好的年华交给了一台望远镜。雷政2012年以本科生身份加入，建设攻坚期一年超过300天在岗，用9年攻下博士学位，从“技术小白”成长为维保组组长。2026年，他参与完成国产钢丝绳更换，原计划60天工期提前10天完工。对他们而言，留在大山里的理由简单且坚定：探索，就是意义本身。

目前天眼的科学能力还在不断升级，未来数年有望在低频引力波探测、银河系精细图像、宇宙再电离等领域带来更多重大发现。

两千多年前，屈原在《天问》中写下“冥昭瞢暗，谁能极之”。如今，接过望远镜的年轻人正用行动作答——留在大山里，把那个追问继续问下去。

（本文内容经FAST运行和发展中心科普团队审核）

策划 王璐瑶

文字天眼新闻记者 方亚丽

设计 聂静文 陈豪

编辑 胡耀元 何广

二审 虞思滔

三审 张发扬