比中国天眼还要强大？耗资150亿，全球最大射电望远镜正式开建

耗资高达97亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）即将发射升空，它将用于接替NASA的另一架著名的太空望远镜——哈勃。韦伯有着无与伦比的观测能力，他能穿越时间，回溯到极为早期的宇宙，看到宇宙中刚刚诞生的第一批星系。

然而，不管是以前的哈勃，还是未来的韦伯，它们只能观测到可见光波段附近的电磁波。这些光有着丰富的天体信息，可以让我们看到壮美的宇宙景象。

但宇宙中还有丰富的射电源，它们发出的无线电波无法用哈勃或者韦伯观测，这需要用到专门的射电望远镜。因为望远镜的角分辨率正比于波长/口径，而无线电波的波长远远长于可见光，所以射电望远镜的口径要做到足够大，才有强大的分辨率和灵敏度。

为此，我国耗资7亿元，建造了直径高达500米的射电望远镜——中国天眼（FAST），这在当前全球填充口径射电望远镜中位列第一。由于口径非常大，中国天眼对于宇宙中的无线电波十分敏感。

一经“开眼”，FAST很快就发现了新的脉冲星。此外，FAST还接收到了来自宇宙深处的神秘无线电信号——快速射电暴（FRB），这种信号的强度极高，因为从数十亿光年外传过来还能被探测到。

快速射电暴大都是一次性的，突然出现在在天空中的某个位置，然后又消失，再也不会出现。但通过FAST，天文学家接收到一个罕见的快速射电暴，它在不到两个月的时间内，重复出现了一千多次，距离地球30亿光年。

这不禁引发了大家的猜想。既然是重复的无线电信号，很多人可能会先想到不是自然的宇宙现象，而是由高等外星文明发出的。但也有人反驳这种猜测，只有像人类这样等级不高的文明才会用无线电进行通信，高等外星文明也许早就不用这种低效的方式，改用引力波之类的通信方式。

即便这种信号真的是外星文明发出的，我们现在什么也做不了，根本没有能力回复。数十亿光年的距离太遥远了，信号传播到如此遥远的地方，需要极其巨大的能量，人类目前根本办不到。不管怎样，快速射电暴，尤其是重复出现的信号，它们的起源至今还是一个巨大的未解之谜。

由于结构的限制，想要再造出比FAST大得更多的射电望远镜不是一件容易的事情。天文学家另辟蹊径，结合不同地方的射电望远镜接收到的无线电波，通过光的干涉原理，大幅提高分辨率，这就是射电干涉技术。

基于这样的技术，单台射电望远镜的口径不需要造得非常大，只需要造得足够多，距离隔得远，形成射电望远镜阵列，其理论最佳分辨率取决于两台相隔最远射电望远镜之间的距离。这样就能突破口径限制，获得超过光学望远镜的分辨率。此前，人类直接捕获到的第一张黑洞照片就是通过射电望远镜，而非光学望远镜。

现阶段，正在运行的射电望远镜阵列包括甚大天线阵（VLA）、阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALAM）。再过几年，平方公里阵列（SKA）将会成为最强大的射电望远镜阵列。

平方公里阵列主要建在两个地方，一个是南非，这里将会建造2000个单盘抛物面天线；另一个是澳洲，这里将会建造100万个天线。结合如此多的天线，SKA的接收无线电波的面积可达1公里，这使其有能力直接探测到宇宙诞生后产生的第一批恒星和星系。

中国是SKA的主要发起者之一，参与了望远镜的设计和研发，未来也会参与运行。目前，耗资预计高达150亿元的SKA已经正式开始建造，预计在2027年可以全面投入观测。除了研究宇宙的演化，以及在更高精度上测试爱因斯坦的广义相对论，SKA也被寄望于找到外星智慧文明。

虽然以后有了SKA，但FAST的地位仍然是无可替代的。单口径的好处是灵敏度高，信噪比高，可以接收到极其微弱的信号。而综合孔径的优势在于分辨率，可以把观测目标看得更清楚。

未来，我国还要在本土建造5台大型单口径望远镜，尺寸都与FAST一样大。每一台射电望远镜本身就已经有极高的灵敏度，由它们组成的巨型射电望远镜阵列更是会大幅提高灵敏度和分辨率，这足以让我们领先全球多达50年。