“中国天眼”十岁了！这十年，它到底看见了什么？

在贵州平塘的群山里，卧着一口“大锅”，它直径 500 米，由一圈圈钢梁箍住“锅沿”，稳稳地架在一个名叫大窝凼的喀斯特洼地底部。

2016年9月25日，这口“锅”正式落成启用。它就是500米口径球面射电望远镜（FAST），也就是大家常说的“中国天眼”。到今年9月，它已经整整工作十年了。

十年里，关于FAST的新闻一个接一个，成果也是一串又一串，今天就让我们来回顾一下FAST的历程吧。

选址大窝凼

自1994年起，FAST的选址工作就开始了。科学家们根据卫星遥感影像，海选出400多个天然洼地，又进一步筛选出30多个开展实地考察，最终敲定了贵州省黔南州平塘县的“大窝凼”。这是个圆形的天然喀斯特（溶岩地貌）“天坑”，正适合支撑起形如大锅的球面射电望远镜。大窝凼附近5千米内没有一个乡镇，县城远在25千米以外，再加上山体本身的屏蔽作用，营造出非常安静的无线电环境。

中国天眼拼装过程丨新华社记者 欧东衢 摄

此外，喀斯特地质条件形成了许多地下溶洞与暗河，积水能够及时排出，避免“天坑”变成“天湖”。尽管如此，为了双保险，在天坑里还是在坑底暗河基础上挖掘出了一条排水道。

大小很重要

FAST的全称是“500米口径球面射电望远镜”，是目前世界上最大的全口径均有反射面的射电望远镜，反射面面积约25万平方米。为什么FAST修建得如此巨大？这是由观测波长决定的。

望远镜的分辨率由观测信号的波长和望远镜的口径共同决定，在相同的分辨率下，波长和口径成正比。许多工作在可见光波段（0.5微米量级）的天文望远镜口径可达几米，与之对照FAST观测的是厘米量级的射电信号，所以500米口径还是造得太克制了呢！

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）。

尽管 FAST 面积巨大，组成反射面的铝板却非常纤薄，厚度仅有 1.3 毫米左右。

天眼会“转眼珠”

FAST可不像厨房炒菜锅一样硬邦邦一整块，这颗“中国天眼”会“转眼珠”！它由4450块反射铝板拼接而成，通过背后的电机驱动，这些铝板能够调整位置和姿态，改变镜面形状。

经“中国天眼之父”、天文学家南仁东及其团队的计算，只需和球面偏离47厘米，就可以把口径300米的一部分球面改成抛物面，把射电信号聚焦到一枚药片大小，进入接收信号的“馈源舱”。

所以，在任意时刻，FAST的工作区域是一片口径300米的圆形抛物面，它能在500米口径里自如漂移，就像眼珠转来转去一样，保持完整300米工作口径的话，可观测的天空范围很广阔，从北纬52.2°看到南纬0.6°。

据南仁东估算，从地球角度全天可观测的脉冲星中，有一半都能被“中国天眼”看到。

南仁东（已故）登上建设中的“中国天眼” 丨来自中国科学院国家天文台

全天候观测

从茫茫太空来到地球的电磁波，在许多波段（如γ射线、X射线、大部分红外线）会被大气层屏蔽掉，无法从地面来观测，这也是许多望远镜被部署到太空中的原因。不过，大气在射电波段透明度极高，允许信号自由通过，所以FAST能够从地面发起观测。此外，FAST观测的信号波长远远大于云、雾、雨、雪、霰等颗粒的尺寸，所以能够轻松绕过这些障碍物，因此，FAST可以全天候开展观测活动。

最有可能干扰FAST运行的，是地面上人类活动产生的通信信号。在FAST附近使用手机，无异于拿着激光笔去晃最灵敏的眼睛。在FAST现场工作的科学家控制使用电器，参观人员必须关闭手机。FAST的监听中心设在两道山以外，获取的信号通过光纤传输到监听中心，再传送到外界，全程不用无线装置。

观测对象

FAST的首要任务是“中性氢巡天”。中性氢是宇宙中尚未聚拢成恒星发光发热的单个氢原子。中性氢的“基态超精细能级跃迁”能够产生波长21厘米的电磁辐射，观测这一“21cm氢线”，能够获知宇宙中物质的分布情况，推演星系之间互动的细节和宇宙发育的蛛丝马迹，并分析宇宙演化的未来图景。

脉冲星是FAST的另一个重要观测领域。脉冲星是高速旋转的中子星，是大质量恒星“死亡”后的一种演化形态。中子星高速旋转时，它的磁极发出的射电辐射会像灯塔一样扫射太空，从地球上看，每次被“灯塔”扫过，都对应着一次脉冲信号。

假如有地外文明在射电波段发布星际广播，FAST将是地球上最灵敏的侦听设备之一。然而，寻找地外文明仅是最末位的科学目标，FAST主要是为搜寻更多奇异天体，提供更多更好的观测统计样本，更可靠地检验现代物理学、天文学的理论和模型。

快速射电暴

快速射电暴（FRB）是宇宙中最强烈的射电闪光，在毫秒内释放的能量可抵得上太阳数天到一年的输出，却仍是天体物理最大谜团之一。它们可能来自磁星爆发、中子星并合或未知极端过程。FRB发现较晚（2007年），所以并非FAST设计初衷，但无与伦比的灵敏度让FAST成为解开这一谜题的关键设备。未来结合多信使观测，FAST有望进一步锁定宿主星系、厘清爆发机制，甚至连接引力波事件，为理解极端天体物理打开全新窗口。这正是“中国天眼”超越设计蓝图、持续创造惊喜的魅力所在。

观测模式

FAST有多种观测模式。比如，它可设置为“漂移扫描”模式，即固定工作区，盯着天顶某个角度一动不动。此时，它实际上是在跟随地球自转自西向东扫描这片天空。忽然，观测人员看到一连串射电闪烁，似乎是一颗没见过的脉冲星，值得追着看一看，便可切换到“跟踪”模式，就像行“注目礼”一样，把特定目标固定在视野中，对其进行详尽观测。

如果观测人员事先对某片天区怀有较高的期待，还可以有的放矢，让FAST进入“运动中扫描”模式，东西南北、往复来回地巡视指定天区。比如对脉冲星的优先搜索就集中在银河两岸各5°、后来扩展到各10° 的天区。

多方合作

FAST并非“孤军奋战”，它在多个波段与国内、国际上许多其他望远镜以及引力波探测器合作，共同探索宇宙的秘密。如果某天LIGO、LISA等引力波探测器检测到引力波事件，FAST即可指向引力波源所在的天区，开展后续观测，补上射电波段的信息拼图。同样，如果FAST新发现一颗脉冲星或黑洞喷流事件，世界上的其他望远镜也能在其他各波段从太空、地面发起联合观测，全面勾勒这些奇异天体的物理过程。

例如，2026年9月，国家天文台等国际团队利用FAST中性氢数据与国际暗能量光谱仪（DESI），对距今45亿年以来的宇宙中性氢演化进行高精度测量，发现恒星形成强度下降但中性氢密度未同步枯竭，揭示转化效率下降是主因，成果发表于《自然·天文》。

观测成果

截至2026年9月，FAST已累计发现脉冲星1284颗，远超同期全球其他望远镜总和。其中包括约170余颗毫秒脉冲星、160余个双星系统（含已知最短轨道周期者）。全球已知脉冲星已超过4000颗，FAST贡献约1/3。

在中性氢巡天方面，FAST于2026年9月发布第二期数据集，探测到156411个河外中性氢源，约为美国阿雷西博ALFALFA巡天十余年成果的5倍。巡天覆盖面积已达19500平方度，占全天面积的47.3%。近邻宇宙中性氢密度测量精度达0.6%（人类迄今最高），中性氢质量函数拓展至约100万太阳质量。数据已公开，构建起世界规模最大的中性氢星系样本库。

在快速射电暴方向，FAST已对重复暴开展长达数年的持续监测，首次捕捉到法拉第旋转量剧烈跳变又回落的完整演化，为磁层环境与双星起源模型提供了直接约束。

讲到这里，这台望远镜的来龙去脉算是说完了，但它的工作远没有结束。除了每月固定两天停机检修，“天眼”几乎全年无休；它收听到的信号，相当一部分已经通过国家天文台向全世界公开，任何人都可以申请使用。

策划制作

作者丨曲炯 科普作者

审核丨刘茜 北京天文馆研究员

策划丨丁崝

责编丨丁崝