中国大科学装置出版工程（第三辑）：观天巨眼——五百米口径球面射电望远镜（FAST)

2016年，英国《自然》杂志公布了本年度产生重大影响的科学事件，“位于贵州的五百米口径球面射电望远镜（FAST）落成启用”位列其中，FAST是目前世界上*的单口径射电望远镜，预计在未来10年至20年，将保持世界一流天文观测设备的地位，在包括巡视宇宙中的中性氢，研究宇宙大尺度物理学，观测脉冲星，主导国际低频甚长基线干涉测量网，探测星际分子，搜索可能的星际通讯信号等方面，取得重要科学成果。本书将用通俗易懂的语言为你深度揭秘中国天眼FAST。 

2016年，英国《自然》杂志公布了本年度产生重大影响的科学事件，“位于贵州的五百米口径球面射电望远镜（FAST）落成启用”位列其中，FAST是目前世界上*的单口径射电望远镜，预计在未来10年至20年，将保持世界一流天文观测设备的地位，在包括巡视宇宙中的中性氢，研究宇宙大尺度物理学，观测脉冲星，主导国际低频甚长基线干涉测量网，探测星际分子，搜索可能的星际通讯信号等方面，取得重要科学成果。本书将用通俗易懂的语言为你深度揭秘中国天眼FAST。

南仁东，天文学家，中国科学院国家天文台研究员，500米口径球面射电望远镜（FAST）工程首席科学家兼总工程师。南仁东自1994年起主持大射电望远镜计划的中国推进工作，在射电天文研究、国家重大需求、国际合作、教育科普等方面都做出了重要贡献。迄今，已发表科技论文200多篇，专著7部，专利30多项。获评CCTV 2016年度科技创新人物，获得首届全国创新争先奖章等。

第一章　迈向星辰大海1 射电天文学2电望远镜3 为什么要建大口径射电望远镜
第二章　“中国天眼”　深探苍穹1 FAST可以做什么2 FAST的创新概念3 FAST的系统构成4 FAST的工作原理5 FAST的先进技术
第三章　国之重器　中国智造1 梦想起航2 为“中国天眼”找个家3 排除万难造“天眼” 4 技术挑战与设计突破5 “中国天眼”本领大
第四章　追梦者的长征1 世界之最2 发现新脉冲星3 未来展望
FAST大事记

天文学是孕育重大原创发现的前沿科学，也是推动科技进步和创新的战略制高点。FAST是具有我国自主知识产权的大科学装置，是目前世界*、*灵敏的单口径射电望远镜，将实现大天区面积、高精度的天文观测。本书深入浅出的语言和精美的图片，有助于读者加深对射电天文学以及射电望远镜知识的理解。——陈建生（中国科学院院士）
FAST历经20余载终落成启用。FAST项目团队把图纸变成国之重器，为射电天文学及相关基础研究、战略性前沿技术的发展和国际科技合作提供了“世界独一无二的平台”。这一大国重器的建成，为我国在科学前沿实现重大原创突破提供了前所未有的机遇。——叶叔华（中国科学院院士）
被誉为“中国天眼”的FAST具有独特的设计理念，能帮助人类探测到宇宙中微弱的信号，洞察宇宙中的奇异天体，研究一些当代科学无法解释的现象。FAST的建成使中国的天文学，特别是射电天文学研究向前迈进了一大步。本书从FAST创新设计概念的提出出发，内容涉及台址选择、建设过程以及建设中解决的关键技术问题。本书全面细致且通俗易懂的介绍，能使读者对FAST有全面的了解，是不可多得的科普读物。——郑兴武（南京大学教授）

梦想起航古往十年磨一剑，今来廿载铸天镜。FAST从项目发起、概念形成、预研究、可行性研究、国家立项，到正式开工、全面建设、竣工落成，历经22个春秋。1993年，国际无线电科学联合会在日本京都召开会议，筹谋21 世纪初的射电天文学发展蓝图。来自中国、澳大利亚、加拿大、法国、德国、印度、荷兰、俄罗斯、英国、美国的天文学家分析了射电望远镜综合性能的发展趋势。为了观测不同宇宙距离上的中性氢，他们提出了建造下一代大射电望远镜（LT） 的倡议。LT将是一个总接收面积为1平方千米的射电望远镜阵（1999年，LT改名为SKA）。科学家们期望，在电波环境彻底被破坏之前，真正看一眼原初的宇宙，弄清宇宙结构是如何形成并演化至今的。只有大射电望远镜才能帮助人类实现这一梦想，如果失去这一机会，人类就只能到月球背面去建造同样规模的望远镜。在这一背景下，原中国科学院北京天文台提出了利用中国西南部的喀斯特地貌建造阿雷西博型LT的中国方案，最初起名为KARST。1994年2月，北京天文台组建了LT推进课题组。同年，与中国科学院遥感应用研究所合作，正式开展LT中国选址工作。选址工作得到了贵州省多家单位的支持。从1994年开始，选址专家们走访考察了400多个洼地，对其中90个制作了高分辨率数字地形图，并经过反复比较论证，最终选定贵州省黔南州平塘县克度镇金科村的大窝凼洼地作为望远镜台址。1995年11月，由北京天文台牵头，联合国内20余所大学和科研机构，组建了大射电望远镜中国推进委员会，南仁东研究员任主任。在对KARST概念的不断完善以及与国际科学界的交流探讨过程中，中国科学家形成了利用贵州喀斯特地形，建造阿雷西博型（即球反射面天线阵） 的方案。这将是一个分布于数百千米范围内，由三十多面300米左右直径的天线构成的宏大工程，建成后将具有1角分至100毫角秒的分辨能力，从本质上提升射电天文成像能力。为了推进这一方案实施，中国科学家又提出首先独立研制一台新型的单口径巨型射电望远镜——500米口径球面射电望远镜。这个创意经过十多年反复锤炼才最终得以完善，其间中国多家科研单位对台址、主动反射面、光机电一体化的馈源支撑系统、高精度的测量与控制、接收机5项关键技术开展了长达14年的合作研究，凝聚了来自不同科研单位的多位中国科学家的创新概念（馈源支撑无平台驱动概念、反射面主动变形概念、馈源移动小车概念等）。2007年7月10日，FAST获得国家发改委批复，成功立项。2008年12月26日，FAST工程在大窝凼台址举行奠基典礼。2011年3月25日，FAST正式动工。FAST工程凝聚了国内外百余老、中、青天文及相关科技工作者的智慧和贡献，得到了贵州省、州、县、镇、村和国家科技相关主管部门（国家科学技术部、国家发展和改革委员会、国家自然科学基金委员会、中国科学院等） 的理解和支持，50家企业上万工人为此付出了辛勤的汗水，同时也得到了国内外天文学界和3900万贵州人民的关注与期盼！FAST在脉冲星发现和计时（引力波检测）、中性氢巡天（暗能量和暗物质探测） 等方面将为科学家提供重大发现机遇！它也将成为诺贝尔物理学奖的摇篮，开启人类与地外智慧的“对话”，并最终有可能终结人类孤独。