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我們可以看一下被“天眼”超越的前任射電望遠(yuǎn)鏡冠軍——波多黎各阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。阿雷西博望遠(yuǎn)鏡也同樣建在一塊凹地上，底部修成了標(biāo)準(zhǔn)球形。眾所周知，球形反射鏡會(huì)把平行信號(hào)反射到一條線上，而拋物面會(huì)把平行信號(hào)反射到一個(gè)點(diǎn)上。從遙遠(yuǎn)天體射來的信號(hào)，可以視為平行信號(hào)，理論上說反射到一個(gè)點(diǎn)要比反射到一條線有利得多，更方便收集信號(hào)，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡卻恰恰選擇了球面反射方式，這是因?yàn)槿祟悷o(wú)法控制地球的運(yùn)動(dòng)。

（拋物面反射把主軸方向的平行信號(hào)匯聚到焦點(diǎn)，球面反射把任意方向的平行光匯聚于一條線）

射電望遠(yuǎn)鏡要隨著地球的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，所以，如果射電望遠(yuǎn)鏡的位置不調(diào)整，指向也會(huì)在天空中畫出一條曲線，沒法精確瞄準(zhǔn)一個(gè)物體，或者說任何目標(biāo)都會(huì)在望遠(yuǎn)鏡的視野中一掠而過，沒法連續(xù)觀測(cè)。所以早期的射電望遠(yuǎn)鏡都是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的拋物面。

（60-70年代建設(shè)的密云射電望遠(yuǎn)鏡）

但可以轉(zhuǎn)動(dòng)，意味著就不能做的太大。否則沒有那么大的機(jī)器可以驅(qū)動(dòng)反射面，反射面自己也會(huì)因?yàn)橹亓Χ冃巍５煳耐h(yuǎn)鏡的分辨率和口徑成反比，收集信號(hào)的強(qiáng)度和口徑的平方成正比，所以為了追求分辨率，下一個(gè)思路就是把望遠(yuǎn)鏡固定在地上以擴(kuò)大口徑，類似于天眼和波多黎各阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。

（阿雷西博望遠(yuǎn)鏡）

固定在地上，球面就優(yōu)于拋物面了——球面沒有指向性，任何方向來的平行信號(hào)，都可以反射到某一條線上。隨著地球的轉(zhuǎn)動(dòng)，目標(biāo)在天空中相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就把線狀的信號(hào)接收器轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的方向，也可以集中信號(hào)。這就是阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的做法。但信號(hào)不聚焦于一點(diǎn)，終究是信號(hào)太弱。美國(guó)在望遠(yuǎn)鏡中心掛了幾百噸的一個(gè)超級(jí)接收器（饋源艙），才勉強(qiáng)發(fā)揮出望遠(yuǎn)鏡數(shù)百米半徑的優(yōu)點(diǎn)。

所以，射電天文學(xué)家的夢(mèng)想就是集中轉(zhuǎn)動(dòng)天線、固定天線，拋物面、球面的優(yōu)點(diǎn)，打造一個(gè)足夠大，運(yùn)動(dòng)靈活，還能聚焦于一點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡，研究遙遠(yuǎn)星體的無(wú)線電波。（當(dāng)然反過來也可以靈活地發(fā)射無(wú)線電）

這就是“天眼”用4000塊多面板和2000多個(gè)促動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)——隨著星體的移動(dòng)，隨時(shí)在“大鍋”的球面內(nèi)部組合出一個(gè)拋物面。拋物面跟著星體運(yùn)動(dòng)，只要星體還在“大鍋”上空，就能連續(xù)觀測(cè)，而信號(hào)又時(shí)刻集中于一點(diǎn)，用一個(gè)10噸的饋源艙就能完全接收。此外，由于傳感器能隨時(shí)判定每一塊面板的位置，風(fēng)力乃至地面變形對(duì)反射面的影響也會(huì)隨時(shí)得到補(bǔ)償，聚焦精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越以往的拋物面望遠(yuǎn)鏡。

（“鍋底”始終形成一個(gè)可動(dòng)的拋物面，時(shí)刻把主軸指向要觀測(cè)的目標(biāo)）

和波多黎各那個(gè)300多米的大鍋相比，或者說德國(guó)伯恩100米可轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡相比，“天眼”可以說兼顧了雙方面的好處，口徑上又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過，是一個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)物。表面上看，“天眼”只是借助地勢(shì)和中國(guó)的超強(qiáng)土木工程能力造了一口超級(jí)“大鍋”，但實(shí)際上，它是21世紀(jì)信息技術(shù)和工程能力結(jié)合，制造的科學(xué)奇跡。不意外的話，兩年后“天眼”正式運(yùn)行，必然會(huì)做出驚人的發(fā)現(xiàn)。

返回的路上，我也在思考：雖然“天眼”很驚艷，客觀來說，中國(guó)企業(yè)在很多工業(yè)門類上尚待追趕。就拿坐著的汽車來說，汽車工業(yè)反映了各國(guó)在第二次工業(yè)革命方面的積累。中國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)是世界第一的汽車生產(chǎn)大國(guó)，但2016年世界汽車銷量排行榜上，前十名都不是中國(guó)品牌。要追趕世界先進(jìn)水平，一方面必須在繞不過去的工業(yè)門類上“補(bǔ)課”，另一方面也可以積極利用第三次工業(yè)革命的成果，嘗試“彎道超車”。

比如說，在去看“天眼”的路上，比亞迪的智能車載系統(tǒng)可以讓我在大屏幕上看閱兵直播，這除了說明汽車和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，這也說明汽車電力系統(tǒng)提供了充沛的電力，可以為車載電腦提供越來越多的功能。

而車載電力充沛，意味著汽車要管理前所未有的電池系統(tǒng)——這需要計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)每一塊電池的狀況，調(diào)整負(fù)載，才能讓幾百塊電池聯(lián)動(dòng)起來，和能量密度更高的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)，更快地趕超歐美的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

從這個(gè)角度說，電動(dòng)車企的電池管理系統(tǒng)，和“天眼”協(xié)調(diào)數(shù)千個(gè)促動(dòng)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有異曲同工之處，都是用信息時(shí)代的技術(shù)改造20世紀(jì)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)前所未有的功能。

波多黎各的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡建于1963年，開始是固定的金屬網(wǎng)，1974年升級(jí)為固定金屬板，1980年再次擴(kuò)建到366米直徑。但無(wú)論怎么擴(kuò)建，貴州“天眼”（縮寫為FAST）已經(jīng)在更高的層次上壓了過去，在可預(yù)見的將來也必然是世界最強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡。希望這種趕超能成為中國(guó)科技發(fā)展的常態(tài)，希望中國(guó)工業(yè)的目標(biāo)像“fast”望遠(yuǎn)鏡一樣遠(yuǎn)大。

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