宇宙膨胀概念图。 　　

　　

　　 夜色中的“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”。 　　

　　

　　据报道，2月24日，“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”FAST有了两个新发现：捕捉到三个新的快速射电爆发；首次发现毫秒脉冲星的计时噪声模式。这一消息再次让FAST成为人们关注的焦点。 　　

　　

　　FAST是我国拥有自主知识产权的500米口径球面射电望远镜。也是世界上最大、灵敏度最高的单孔径射电望远镜，观测距离达157亿光年。 　　

　　

　　回过头来看，从古代用来测量天体位置的浑天仪，到可以清晰看到行星的望远镜，从观测大气层外深空的哈勃太空望远镜，到利用无线电信号“倾听”天体脉动的五百米口径球面射电望远镜(FAST)，人类的眼睛正逐渐向宇宙深处延伸。 　　

　　

　　仰望星空，人类能看多远？请看专家的解读。 　　

　　

　　地球表面看宇宙：大气屏障，干扰众多 　　

　　

　　在科学家眼中，整个宇宙就是一个充斥着各种电磁波、引力波、高能粒子的嘈杂世界，记录着宇宙的演化。 　　

　　

　　随着人类的发明，各种观测方法得到了广泛的应用。其中最广为人知的是光学望远镜的发明，尤其是伽利略改造的第一台天文望远镜，使人类能够清楚地看到地球附近的天体。 　　

　　

　　这种望远镜瞄准的是人眼最熟悉的可见光频段。然而，科学家后来意识到在地球表面观测电磁波和宇宙高能粒子的困难：地球厚厚的大气层、电离层、臭氧层和地磁场等。共同阻挡了宇宙中大部分高能粒子和电磁波到达地球表面，使望远镜“失明”。总的来说，只有可见光和无线电波留有观察窗。所以人类建造的望远镜基本都是以光学和射电为主。前者重点观测370 ~ 900 nm波长的电磁波，主要是可见光；后者侧重于观测波长为10厘米至4.3米的无线电波.其他频段的电磁波无法有效观测。 　　

　　

　　即便如此，光学和射电望远镜的观测还是有很多不足。气象条件和大气流动引起的“眨眼效应”和折射等现象，极大地影响了对人类最熟悉的可见光频段的观测。近年来，城市化带来的光污染也成为天文学家的“烦恼”。 　　

　　

　　于是，天文学家提出了“将天文望远镜移出大气层，移向太空”的想法。1946年，著名天文学家莱曼施皮茨在他的论文中全面论述了太空望远镜的优点。 　　

　　

　　自20世纪60年代以来，美国和苏联进行了一系列空间望远镜实验。例如，从1962年到1972年，美国的轨道太阳天文台系列任务，从1965年到1968年，苏联的质子宇宙线和粒子探测系列卫星，以及从1973年到1979年，美国的天空实验室空间站携带阿波罗太空望远镜.他们都验证了空间望远镜在太阳系乃至更广阔的宇宙观测中的巨大潜力，为人类开启空间望远镜时代奠定了坚实的基础。 　　

　　

　　太空望远镜：航天与天文学结合的极致 　　

　　

　　早期的太空望远镜主要用于解决地球上最困难的高频电磁波和高能粒子的观测问题，尤其是伽马射线、X射线和紫外线。 　　

　　

　　高频电磁波和高能粒子往往代表着宇宙中最热的天文现象。例如，伽马射线爆发反映了大质量恒星坍缩为黑洞、中子星合并和超新星爆炸。事实证明，以康普顿、斯威夫特、钱德拉、费米为代表的空间望远镜推动了相关天文学的发展。其中，中国最近发射的第一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”和第一颗硬X射线调制望远镜卫星“颜回”在相应领域做出了贡献。 　　

　　

　　在可见光观测方面，哈勃太空望远镜堪称太空望远镜“家族”中的“明星”。自1990年推出以来，它一直是我 　　

　　

　　哈勃太空望远镜最初被设计成一个庞然大物，主镜头直径为2.4米，拥有广域和行星相机、高分辨率摄谱仪、高速光度计、暗物体相机和暗物体摄谱仪等核心仪器。然而，在它起飞后，科学家发现组装好的巨大主镜头有问题，镜头边缘多了2.2微米。这只是镜头直径的百万分之一，但对于需要观测数亿光年外天体的哈勃来说，这是完全无法接受的。最终的选择是使用航天飞机在太空中进行直接维护，并为“近视”的哈勃太空望远镜带上一副眼镜(太空望远镜的光轴补偿和校正系统)。随后，航天飞机被多次用于维护和更新哈勃，几乎是在太空中重建，才使得它一直工作到现在。 　　

　　

　　可见光和红外线及微波观测：洞察人类的未来 　　

　　

　　可见光观测也是人类探索遥远地外生命特别是系外行星存在可能性的重要研究手段。 　　

　　

　　其中，典型代表就是开普勒任务。主要是基于凌日法(即当行星挡在恒星前面，恒星亮度略有下降时)。如果连续三次观测凌星，就可以确定该恒星是一颗凌星行星，从而可以获得该恒星的轨道周期、大致大小等信息。开普勒任务已经发现了近3000颗系外行星，占人类所有发现的70%以上。 　　

　　

　　而红外观测和微波观测也成为近年来空间望远镜发展的热点。人们熟悉的宇宙微波背景辐射和红外背景辐射的研究，都依赖于著名的空间望远镜如斯皮兹、赫歇尔、威尔金森、普朗克的观测数据。 　　

　　

　　这个领域 　　

即将诞生人类历史上最贵的太空望远镜――詹姆斯韦伯，它主要集中于观测波长为0.6～28.3微米的红外线频段。目前，它的预算已逼近100亿美元，主要因为它运用了一系列人类目前太空望远镜和航天领域的极致技术。

　　

詹姆斯韦伯的镜面设计要求是6.5米口径。这个大小超过了火箭发射的尺寸限制，选择方案是加工成18面一模一样的六边形，折叠起来再展开。镜片必须由抗弯刚度强、热稳定性好、热导率高、密度低的碱土金属铍制作而成，要求抛光精度达到10纳米级，相当于几十个铍原子摆在一起的宽度。

　　

它还需要携带一把5层“太阳伞”隔绝热量，每层完全展开时占用面积300平方米左右，但厚度仅25微米或50微米，甚至小于人头发丝的直径。镜子和遮阳板都需先叠在一起塞进火箭，送到距离地球150万千米外的日地拉格朗日L2点，按要求展开。

　　

如果计划成功，詹姆斯韦伯太空望远镜将极大提升人类对宇宙的认知。

　　

地球是人类的摇篮。它的质量约为太阳的33万分之一，距离太阳约1.5亿千米，光线约8分钟即可抵达。人类目前已观测到的宇宙半径达465亿光年，这是光线在465亿年内跨过的旅程。

　　

正如航天先驱齐奥尔科夫斯基对地球摇篮的下一句评论一样，“人类不可能永远生活在摇篮里”，我们视线必将延伸至宇宙的更深处。

　　

来源： 解放军报