本報記者 何星輝

通 訊 員 李官杰 洪 永

59顆優(yōu)質(zhì)候選體、44顆脈沖星,，這是FAST調(diào)試兩年來交出的“科學(xué)發(fā)現(xiàn)成績單”,。國際上沒有先例可循，調(diào)試工作頗具挑戰(zhàn)性,，F(xiàn)AST團(tuán)隊克服重重困難,，為FAST矯正視力，讓它轉(zhuǎn)動“眼珠”,。而在19波束接收機(jī)投入使用后,，F(xiàn)AST巡天能力提高了五六倍，視場也擴(kuò)大到原來的19倍,，除了脈沖星,，F(xiàn)AST是否有最新的發(fā)現(xiàn)？9月15日，在FAST即將迎來建成兩周年紀(jì)念日之際,，科技日報記者故地重訪卻了解到,，F(xiàn)AST遇到了挑戰(zhàn)——

脈沖星發(fā)現(xiàn)“超過預(yù)期”

截至目前，F(xiàn)AST共發(fā)現(xiàn)了44顆脈沖星,，其中19顆獲得國際認(rèn)證,，包括一顆毫秒脈沖星。對此,，中科院國家天文臺FAST工程副研究員錢磊說,，F(xiàn)AST還在調(diào)試階段就取得這樣的成果，超出了FAST團(tuán)隊的預(yù)期,。這主要歸功于FAST具有極高的靈敏度,，在此之前，由于歷史和設(shè)備原因,，國內(nèi)其他射電望遠(yuǎn)鏡雖已觀測到多顆已知脈沖星,，但從未發(fā)現(xiàn)過新脈沖星。

脈沖星是旋轉(zhuǎn)的中子星,，由恒星演化和超新星爆發(fā)產(chǎn)生,，其信號一度被認(rèn)為來自外星人。宇宙中有大量脈沖星,，自轉(zhuǎn)周期極其穩(wěn)定,，準(zhǔn)確的時鐘信號為引力波探測、航天器導(dǎo)航等重大科學(xué)及技術(shù)應(yīng)用提供了理想工具,。

那么,，F(xiàn)AST是怎么發(fā)現(xiàn)脈沖星的？這些脈沖星又是怎么認(rèn)證的呢,？

錢磊說,，脈沖星的電磁輻射來自于磁極。在脈沖星轉(zhuǎn)動時,，磁極發(fā)出的電磁輻射束像海岸上的燈塔一樣,，掃過天空。每當(dāng)脈沖星輻射掃過地球,，地面的FAST就收到一個信號，記錄到像“心電圖”一樣的系列脈沖,。而后,，F(xiàn)AST將信號收集、處理,，再翻譯成人類能理解的形式,。只是，中間這個轉(zhuǎn)換的過程非常復(fù)雜。FAST反射面將電信號匯聚到接收機(jī),，并轉(zhuǎn)換成光信號,，通過光纜傳回總控室，再把光信號轉(zhuǎn)換回電信號,，進(jìn)而變成數(shù)字信號,，計算機(jī)集群則根據(jù)事先設(shè)定好的程序，將這些數(shù)字信號儲存,、計算,，并經(jīng)過分析，識別出能夠代表脈沖星的一系列特征,。

“FAST的搜尋主要有兩種模式,，第一種是通過漂移掃描，即望遠(yuǎn)鏡固定不動,，借助地球自轉(zhuǎn)指向不同天空進(jìn)行盲巡,；第二種是對特定的源進(jìn)行搜尋，包括球狀星團(tuán),、高能費米點源和M31等,。”中科院國家天文臺FAST工程總工程師姜鵬說,，觀測之后就可以對望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,，尋找可信的周期性信號，再通過人工進(jìn)行判斷,，將其列為候選體,，最后通過FAST進(jìn)行重復(fù)觀測或者由其他望遠(yuǎn)鏡觀測進(jìn)行認(rèn)證。目前,，在FAST發(fā)現(xiàn)的44顆脈沖星中,，有25顆是FAST自己進(jìn)行認(rèn)證的，其余的是通過合作的澳大利亞Parkes64米望遠(yuǎn)鏡,、德國Effelsberg100米望遠(yuǎn)鏡等進(jìn)行觀測認(rèn)證,。

海量數(shù)據(jù)帶來巨大挑戰(zhàn)

除了搜索脈沖星，F(xiàn)AST其實還有著更重要的科學(xué)目標(biāo),，包括探測中性氫,，以揭示宇宙膨脹、星系形成及演化的奧秘,，以及搜尋可能存在的外星生命等等,。可以說,，擁有世界領(lǐng)先的絕對靈敏度,，讓FAST擁有無限的可能。

今年6月初，隨著19波束饋源接收機(jī)的投入使用,，F(xiàn)AST巡天速度提高了5到6倍,，視場也擴(kuò)大至原來的19倍。這意味著“武功”更高,，F(xiàn)AST或許能給我們帶來更大的驚喜,。

“這一次有沒有可能發(fā)現(xiàn)外星人？”面對科技日報記者的追問,，錢磊解釋說,，如果確實有外星人的存在，而他們也正好使用無線電的話,，那他們應(yīng)該逃不過FAST的“火眼金睛”,。針對外國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球表面存在水冰的消息，錢磊表示,，在雷達(dá)的配合下,，F(xiàn)AST也有可能開展相關(guān)探測。

如今,，幾個月過去了,，F(xiàn)AST到底有什么重大發(fā)現(xiàn)？姜鵬坦言,，用上了19波束,，F(xiàn)AST所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，給FAST團(tuán)隊帶來了巨大的挑戰(zhàn),。觀測時,，以前每秒鐘最多只產(chǎn)生2G的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在,，峰值數(shù)據(jù)率每秒可以達(dá)到38G,。由于存儲和計算能力有限，他們只能對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,，降低數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍,，但仍然有數(shù)據(jù)堆積的危險，這是以往所沒有遇到過的事情,。

不過,，在FAST數(shù)據(jù)中心投用后，問題將得以緩解,。由FAST聯(lián)手中國電信建設(shè)的數(shù)據(jù)中心,，將以中國電信天翼云為基礎(chǔ)，依托中國電信強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢和平臺能力,，整合海量高速存儲和高速計算單元，為FAST提供超算中心服務(wù)，以及高速網(wǎng)絡(luò)接入和信息通信支撐保障,。按照規(guī)劃,，這個數(shù)據(jù)中心最終將為FAST提供100PB的存儲容量。同時,，位于貴州師范大學(xué)內(nèi)的FAST早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心,，也正著手?jǐn)U容。

截至目前,，F(xiàn)AST積累了1000多小時的觀測時長,，科學(xué)數(shù)據(jù)存儲總量約2.8PB。

預(yù)計明年完成調(diào)試

FAST是世界上口徑最大,、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡,。500米口徑，其接收電波的面積相當(dāng)于30個足球場那么大,，足足可以“裝”下8個“鳥巢”體育館,。如果要給這口“大鍋”裝滿礦泉水，足以讓全世界每人喝上4瓶,。

利用地球上獨一無二的喀斯特巨型洼地作為臺址,，F(xiàn)AST自主發(fā)明變形反射面，采用光機(jī)電一體化技術(shù),，自主提出輕型索拖動饋源支撐系統(tǒng)和并聯(lián)機(jī)器人,，實現(xiàn)高精度指向跟蹤。FAST的大,，大得有道理,。只有口徑越大，才能“看”得越遠(yuǎn),?？茖W(xué)家打過比方，以它的靈敏度,，即便有人在月亮上打手機(jī),，也能被“看見”。

調(diào)試兩年來,，因為國際上沒有先例,，很多問題只能靠FAST團(tuán)隊自己解決。姜鵬說,，巨型望遠(yuǎn)鏡調(diào)試是一項強(qiáng)交叉學(xué)科的應(yīng)用性研究,，國際上傳統(tǒng)大射電望遠(yuǎn)鏡的調(diào)試周期很少低于四年，而FAST開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式,，它的調(diào)試工作也很有挑戰(zhàn)性,。

相對其他望遠(yuǎn)鏡來說,，F(xiàn)AST的系統(tǒng)構(gòu)成更加復(fù)雜。經(jīng)過FAST團(tuán)隊的努力,，實時力學(xué)仿真技術(shù)大幅提升了望遠(yuǎn)鏡對設(shè)備故障的容忍度,，饋源支撐系統(tǒng)也實現(xiàn)了系統(tǒng)集成，F(xiàn)AST實現(xiàn)了對特定目標(biāo)的跟蹤觀測,，并穩(wěn)定地獲取了目標(biāo)源射電信號,。并且，隨著調(diào)試工作的深入開展,，F(xiàn)AST的性能也得到明顯改善,。“FAST科學(xué)團(tuán)隊能在短期內(nèi)實現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的功能性調(diào)試,，完成了最困難,、最有風(fēng)險的調(diào)試環(huán)節(jié)?！苯i說,，不出意外的話，F(xiàn)AST預(yù)計明年完成全部調(diào)試,。

“感官安寧,，萬籟無聲，美麗的宇宙太空以它的神秘和絢麗,，召喚我們踏過平庸,，進(jìn)入它無垠的廣袤……”已故的中科院國家天文臺研究員、FAST工程首席科學(xué)家兼總工程師南仁東詩一般的語言,，讓人們對FAST的未來滿懷憧憬,。(科技日報貴州平塘9月16日電)