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9月25日，目前世界zui大的天文望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（英文簡稱FAST）在貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼村正式落成啟用。祖國西南，苗嶺深處，從此又添一件大國重器。
FAST工程總工程師兼科學家南仁東說，F(xiàn)AST是我國具有自主知識產(chǎn)權的大科學裝置，由中國科學家創(chuàng)新設計、研發(fā)制造、組織施工，實現(xiàn)了多項技術突破。借助這只“天眼”，科學家將可以巡視宇宙中的中性氫、探索宇宙起源和演化、觀測脈沖星、研究狀態(tài)下的物質結構與物理規(guī)律、獲得天體超精細結構、探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號。
設計研發(fā)的突破
憑借500米的口徑、相當于30個足球場的接收面積，F(xiàn)AST不僅在尺寸規(guī)模上創(chuàng)造了新的世界紀錄，而且在靈敏度和綜合性能上，也登上世界的。與號稱“地面zui大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，F(xiàn)AST的靈敏度提高約10倍；與排在“阿波羅”登月之前、被評為人類20世紀工程的美國“阿雷西博”305米望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍。
FAST不僅在面積上巨大超越別國，還能夠像人類一樣，隨著天體的移動而轉動自己的眼珠——饋源艙，從而更為有效地收集天體所發(fā)射的無線電波，這種靈活度令其他射電望遠鏡*。負責設計和研制反射面單元及饋源艙的中國電科總樊友山認為，此類大科學裝置將會提升整個國家的工業(yè)、制造業(yè)水平。
FAST不是中國太空戰(zhàn)略的秘密武器，它是對*開放的，它可以和其他國家目前的射電天文望遠鏡合作，它還可能成為未來二十多個國家合作的1平方公里巨型射電望遠鏡（SKA）的一部分。
工程技術的突破
據(jù)介紹，在工程技術上FAST實現(xiàn)了三大自主創(chuàng)新：一是利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺址；二是洼坑內鋪設數(shù)千塊單元組成500米球冠狀主動反射面，球冠反射面在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面，使望遠鏡接收機能與傳統(tǒng)拋物面天線一樣處在焦點上；三是采用輕型索拖動機構和并聯(lián)機器人，實現(xiàn)接收機的高精度定位。
其中，F(xiàn)AST的索驅動是目前世界上zui大的索牽引并聯(lián)機構。就像水手扯動纜繩控制風帆一樣，F(xiàn)AST通過拉扯鋼索網(wǎng)使拋物面變形聚焦。也就是說，F(xiàn)AST并不是靜止的“大鐵鍋”。4450個反射單元組成半球狀反射面，面板上密布孔洞。這樣能夠讓雨水流下去，減少風負載，避免水和風的壓力；同時，提高透光率，讓發(fā)射面下能生長植物，避免水土流失。
大數(shù)據(jù)運算的突破
FAST不僅有世界之zui的軀體，而且還擁有一個*腦。作為巨型天文設備，其計算性能需求至少需達到每秒200萬億次以上，存儲容量需求達到10PB以上。隨著觀測的深入，F(xiàn)AST對計算性能和存儲容量的需求還將爆炸式增長，數(shù)據(jù)量和計算量“大得驚人”。
“許多天文學家或多或少都曾因數(shù)據(jù)處理‘無機可用’而叫苦不迭。FAST項目則不存在這個問題。”曙光公司總裁歷軍介紹說，憑借在高性能計算領域的技術實力和豐富的行業(yè)經(jīng)驗，曙光承擔了支撐FAST運行的后端高性能計算機的研制和建設工作。目前，首期系統(tǒng)已經(jīng)建成并投入使用，可滿足FAST未來一年左右觀測數(shù)據(jù)存儲和初步分析處理的需求。
天文研究是典型的數(shù)據(jù)密集型科學，數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、分析和可視化已成為天文學研究的新手段和新流程。作為繼實驗科學、理論科學、計算科學之后的第四種科學發(fā)現(xiàn)的模式（“第四范式”），“科學大數(shù)據(jù)”逐漸成為新的科學發(fā)現(xiàn)的基礎。FAST項目正是超級計算與觀天大數(shù)據(jù)結合的典型范例。可以預見，F(xiàn)AST及其配套的超算中心投入使用后，我國貴州FAST所在地將成為天文學界又一重要的科研中心。
（原載于《光明日報》 2016年09月26日 10版）
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