“中国天眼”，看见更远星河（科技自立自强）

内容导航：

“中国天眼”，看见更远星河（科技自立自强）

被称为是地球最大最灵敏火眼金睛的“中国天眼”，这项技术到底有多先进?

中国的“天眼”，对中国的贡献都有哪些呢？

中国天眼意义和价值

一、“中国天眼”，看见更远星河（科技自立自强）

来源：人民日报

我科学家发现目前宇宙中最大的原子气体结构

“中国天眼”，看见更远星河（科技自立自强）

图为“中国天眼”探测到的在致密星系群“斯蒂芬五重星系”周围天区中的原子气体分布。

中科院国家天文台供图

核心阅读

宇宙中所有天体的起源，都离不开原子气体。近日，我科学家利用“中国天眼”发现了一个尺度约为200万光年的原子气体结构，是目前宇宙中探测到的最大的原子气体结构。“中国天眼”也成为唯一一个能探测到如此稀薄气体的望远镜。

利用“中国天眼”，由中国科学院国家天文台研究员徐聪领导的国际团队发现了一个尺度约为200万光年的巨大原子气体结构，位于著名致密星系群“斯蒂芬五重星系”，比银河系大20倍，是迄今为止在宇宙中探测到的最大的原子气体结构。10月19日，该成果在国际学术期刊《自然》杂志发表。

宇宙天体的起源离不开原子气体

天体物理中非常重要的一项研究，就是观测宇宙中的气体。宇宙中所有天体的起源，都离不开原子气体。例如，星系主要的演化过程就是不断从宇宙空间吸收原子气体，然后将其转化为恒星。

团队成员之一、中科院国家天文台研究员程诚介绍：“我们看到的所有的天体，比如恒星，它们的源头最终都会归结到中性原子氢气体。”

此外，研究气体本身也非常重要。对此，程诚进一步解释：“比如，有的恒星形成时，它不是来自原子氢，而是来自分子氢。那么，原子氢是怎么变成分子氢的？分子氢的密度为何会越来越高？还有，这些原子氢等重子物质是如何汇聚到星系的中心区域，然后渐渐形成恒星变成星系的？这些问题对于研究天体演化的各种阶段都非常关键。”

通过射电天文波段，天文学家能够对宇宙中的原子气体进行直接观测。“中国天眼”是当今世界口径最大、灵敏度最高的单口径射电望远镜，其所拥有的超高灵敏度，能够探测到远离星系中心的极其稀薄的弥散原子气体所发出的暗弱辐射。

经过研究分析，科研团队最终选中了著名致密星系群“斯蒂芬五重星系”进行观测。自1877年被法国天文学家斯蒂芬发现后，“斯蒂芬五重星系”便是天文学领域最受关注的星系群，也成为韦布空间望远镜第一批观测并首次向公众展示的5个目标之一。

程诚说：“此前，也有其他国家的望远镜对这个星系群区域观测过多次，但那些望远镜的灵敏度都不够高，所以观测结果都不理想。我们期望能够突破以往的观测极限。”

“中国天眼”是唯一能探测到如此稀薄气体的望远镜

宇宙中星系相互作用以及它们中间气体的来源一直是天文学中的重要问题，“中国天眼”是研究这个问题的“利器”。

由徐聪领导的、以中科院南美天文研究中心为主的国际团队包括了国内外一流的红外和射电天文专家，他们都有丰富的多波段研究经验。在“中国天眼”对国际天文界开放申请的第一季，该团队便提交了观测申请，并通过评审得到了观测时间。

徐聪说：“我们的科学目标是将‘中国天眼’发挥到极致，探测到宇宙中最稀薄的气体，研究星系中的气体最远来自宇宙中何处。”

在天文观测中，出现噪声在所难免。为了能够达到观测目标，“中国天眼”的调试人员不断改进、提高“中国天眼”的灵敏度并压制噪声，终于在2021年10月将其灵敏度调试到极限，成功观测到“斯蒂芬五重星系”周围极稀薄的气体。

程诚说：“前后观测大概只用了一个月的时间，望远镜的总曝光时间是22小时。这个时间可以说是特别快，超出了我们的预期。”

在这次观测中，“中国天眼”的接收机表现也特别出色。

“接收机接收信号时就有点像收音机调台，我们要的中性氢的辐射就恰好在1.39GHz附近，我们就需要在这个频段附近找信号。有些望远镜接收机的频段范围窄，但‘中国天眼’接收机接收信号的频率覆盖范围很宽，效率就很高。”

让科研团队吃惊的是，这些气体延展到了星系外200万光年的地方，是有史以来天文观测到的宇宙中最大的原子气体结构，“中国天眼”也成为唯一一个能探测到如此稀薄气体的望远镜。

对研究星系及其气体在宇宙中的演化提出挑战

“中国天眼”的这项最新发现，揭示了在远离该星系群中心的外围空间，存在大尺度的低密度原子气体结构。

徐聪说：“这些原子气体结构的形成很可能与 ‘斯蒂芬五重星系’早期形成时星系间相互作用的历史有关，可能已经存在了大约10亿年。”

程诚告诉记者，此前也有观测到过这类中性原子氢的弥散系统，但都是一个星系附近有一个中性原子氢结构系统，形状像尾巴一样。“我们原本的预期是希望利用中性原子氢的弥散分布情况来理解星系群并合的历史。我们曾设想，也许有些中性氢是被甩出来到星系边缘，但当我们看到在星系外围有一个这么大的原子气体结构时，我们便猜测，也许有一个星系的中性原子氢被彻底剥离出来了。”程诚说。

徐聪介绍，本次成果预示着宇宙中可能存在更多这样大尺度的低密度原子气体结构，“这项发现对研究星系及其气体在宇宙中的演化提出了挑战，因为现有理论很难解释为什么在如此漫长的时间里，这些稀薄的原子气体仍没有被宇宙空间中的紫外背景辐射电离。”

“中国天眼”的运行，为研究宇宙中天体的起源打开了一个崭新窗口，后续可以利用本次观测结果，对紫外背景辐射电离进行更多探索。

一、被称为是地球最大最灵敏火眼金睛的“中国天眼”，这项技术到底有多先进?

用一个通俗的例子来说，假如有一个人在月球上打电话，都逃不过“天眼”。“天眼”是用于航天的一种望远镜，是航天技术型望远镜，也是我们等待已久，举世瞩目的一个重大的科技基础设施。这个望远镜与我们主观印象中的望远镜不同，它有长达五百米的巨大口径，是一个球面的望远镜，也是一个综合性很强的望远镜。与先进的阿雷西博射电望远镜相比，“天眼”的综合性远远强于阿雷西博射电望远镜，是阿雷西博射电望远镜的十倍！

对于普通的望远镜，我们认为它是可以看得更远，能够看清星空。但是中国天眼的先进就在于，天眼可以通过各种天线，接收宇宙中的各种可见光之外的电磁波，并且可以通过先进的技术，将电磁波通过科技设备转化成图像。通过“天眼”收集、反馈给我们的信息和图像，我们可以观测宇宙太空，因为“天眼”可以监测到远在地球之外的宇宙中的信息。

迄今为止，“天眼”已经发现了多达五十九颗的优质脉冲星，这个速度和质量快到令人惊讶。而且其中有四十四颗脉冲星，经过观察和检验，已经确定是新发现的。这一发现在深空自主导航方面有巨大的作用。因为脉冲星的一种特殊的中子星，他的运转速度非常快，并别费支出的信号相对比较稳定，呈现出一定的规律和周期。这一稳定的性质，让脉冲星有很明显的指向作用。

除了接受宇宙中的电磁波，“天眼”还对于科学家们研究宇宙的发展演化过程有帮助作用。通过对宇宙的监测和观察，有利于科学家们对于宇宙的猜想进行研究和印证。在军事应用上，“天眼”也要着不可替代的作用。现在军事航空已经进入了“隐身时代”，“天眼”是目前世界上最大的一个射电望远镜，可以很好地监测到飞行器的行踪，有很强的反隐形技术。

二、中国的“天眼”，对中国的贡献都有哪些呢？

其实人类科学的进步是离不开望远镜的发明以及使用的，而且随着人们科学技术的发展，望远镜所能探测到的距离越来越多了。而且人们现在所使用的望远镜也不是传统的光学望远镜而采用多种技术所创造出来的望远镜。在我国就以一个被称之为天眼的望远镜，这个望远镜能够探测到宇宙外的信息，而且能够在现实的生活中得到广泛的应用。那么中国的天眼，对于中国的贡献是有多大的呢？

能够实现对宇宙的探索

人们都知道我国的航空航天事业是非常厉害的，而且也建造了属于自己的国际空间站，所以说航空航天事业的发展是有目共睹的。而在这个过程中作出的重要贡献的就是我国的天文望远镜，也就是我们的天眼。我们的天文望远镜是属于一种射电望远镜，是世界上最强大的射电远镜。就是我们的天眼，它历时20多年才建造成功，直径达到了50 500米，里面看起来就像一个巨大的锅，但是其中布满了各种各样的线路以及接收设备，这个是非常强大的。因为这个天眼能够接收到来自于宇宙的无线电信号，而且是非常灵敏的，就比如说自己在某个星球上，如果说能够打电话的话，那么这个信号就能被天眼接受到。所以说这个天眼所接收到的无线电信号范围也是非常广阔的，如果按照光年来算的话，那么搜索范围可以达到数百亿光年，所以说对于我国的航空航天的发展以及宇宙探索都能够做出很多的贡献。

总结

天眼系统其实就体现出了我国科技的进步，因为在以前这样的一个射电望远镜，都是被外国的科学家所统治的。但是要知道，随着未来的发展，宇宙探索已经成为了不可避免的一个方向，所以说天眼系统是很重要的。

三、中国天眼意义和价值

作为全球最大且最灵敏的射电望远镜，“天眼”工程圆满收官，意味着中国重大科技基础设施进一步完善，人类探索未知宇宙有了更深邃视角。“天眼”的成功，体现中国智慧、中国技术、中国力量，更彰显中国担当。

对世界科技界来说，“天眼”提供了探索宇宙所需的研究工具。“重大突破，仪器先行”，从宇宙星辰，到基本粒子，人类的科学发现与技术创新越来越离不开“高大上”的科研仪器。天文学界通常认为，宇宙中只有不到1%是人类能看见的发光物质。科学家们常常通过射电望远镜来提升观测宇宙的能力。在此方面，“天眼”的灵敏度是全球第二大单口径射电望远镜的2.5倍以上，其高灵敏度很可能帮助科学家在低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子等前沿方向取得突破。

中国天眼意义和价值

“中国天眼”意义▼

一、不在短期内实现经济效益或搜寻奇异天体

1、FAST的主要目标不是在短期内实现经济效益，而是用来扫描宇宙背景微波辐射，观测和研究宇宙中的遥远信号和物质。

比如宇宙中间的气体、微波激光以及脉冲星，实现对宇宙物质成分和演化历史最基本的理解，满足人类对于未知宇宙的探索。

2、FAST将可能搜寻到更多的奇异天体，用来观测脉冲星（大质量恒星发生超新星爆炸后的致密残留物），探索宇宙起源和演化、星系与银河系的演化等，甚至可以搜索星际通讯信号，开展对地外文明的探索。

从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒级脉冲星，将来有望应用于空间飞行器导航领域

（靠吸血存活的奇异天体）

二、有助于信息科学领域数据存储与计算

1、FAST作为射电天文学界的“世界第一天眼”，其对数据存储与计算的需要同样也是“天文级”的。

天文学作为最先经历信息爆炸的科学领域之一，历来以数据量大、数据类型复杂著称

2、短期内FAST的计算性能需求，至少需达到每秒200万亿次以上，存储容量需求达到10PB(1PB相当于1000TB)以上

随着时间推移和科学任务的深入，其对计算性能和存储容量的需求将爆炸式增长，数据量和计算量更是会“大得惊人”。

（惊人的科学海量大数据）

“中国天眼”对普通人价值

有助于解决人类目前所面临的种种危机

与一般民生工程相比，类似于FAST望远镜的各种大科学装置离普通的我们实在太远，

很多人会看不到其现时利益，而觉得是“无用浪费，空耗钱财”的事。

其实并非如此！

▼“赫兹在证实电磁波存在时发现了雷达的工作的原理，从而影响了二战的进程；而我们现在使用的GPS最早可以追溯到1957年苏联发射的第一颗人造卫星。在屠呦呦站在诺贝尔领奖台之前，我们甚至不清楚40多年前就立项的研究出路何处，可是青蒿素的发现，挽救了全球尤其是发展中国家数百万人的生命”

请点击输入图片描述

FAST研究涉及众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感 器网络及智能信息处理等。所以，从长远来看，FAST很可能会有助于解决人类目前所面临的种种危机

1970年，赞比亚修女 Mary Jucunda 给 Ernst Stuhlinger博士（NASA（美国航空航天局）Marshall 太空航行中心科学副总监）写了一封信，信中问道：目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭，怎么能舍得为远在火星的项目花费数十亿美元？

每年，都有大概一千项从太空项目中发展出来的新技术被用于日常生活中，这些技术打造出更好的厨房用具和农场设备，更好的缝纫机和收音机，更好的轮船和飞机，更精确的天气预报和风暴预警，更好的通讯设施，更好的医疗设备，乃至更好的日常小工具。

你可能会问？

为什么先设计出宇航员登月舱的维生系统，而不是先为心脏病患者造出远程体征监测设备呢。答案很简单：解决工程问题时，重要的技术突破往往并不是按部就班直接得到的，而是来自能够激发出强大创新精神，能够燃起的想象力和坚定的行动力，以及能够整合好所有资源的充满挑战的目标

太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子，它还能给我们带来全新的技术，全新的挑战和进取精神，以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。

我相信，人类从宇宙中学到的，充分印证了Albert Schweitzer那句名言：“我忧心忡忡地看待未来，但仍满怀美好的希望”

意义

对世界工程界来说，“天眼”丰富了超级工程的创新实践。由4450个反射单元构成的反射面、由6根钢索控制的馈源舱重达30吨、500米的尺度上测量角度精确到8角秒、将卫星数据接受能力提高100倍……“天眼”的非凡之处俯拾皆是。世界上没有坐享其成的好事。“天眼”这样举世瞩目的超级工程，凝聚着中国人的聪明才智，浸透着中国人的辛勤汗水。正是中国特色社会主义“集中力量办大事”的制度优势，让高质量发展所需的重大科技基础设施圆满落地。可以说，“天眼”的成功再一次向世界贡献了中国的发展经验。

对世界未来来说，“天眼”成为了构建人类命运共同体的注脚。面对浩瀚的宇宙、未知的世界以及科技的潜能，人类是利益共同体、责任共同体、命运共同体。“天眼”从一诞生，就肩负全球使命。从开工建设到国家验收的短短9年间，“天眼”产生论文300余篇，发现脉冲星优质候选体146颗，在国际甚长基线干涉测量中发挥了重要作用……“天眼”这座伟大的工程，是中华文明贡献给世界的又一个珍贵礼物。

“人民是历史的创造者，人民是真正的英雄。”“天眼”的背后，是中国人民在长期奋斗中培育、继承、发展起来的伟大创造精神、伟大奋斗精神、伟大团结精神、伟大梦想精神。正是这样的民族精神，成就了“天眼”，并为中国发展和人类文明进步注入力量。