揭秘：超級天眼選址貴州平塘的背后

　　有著“超級天眼”之稱的中國全自主建造500米口徑球面射電望遠鏡（FAST項目）9月25日在貴州省平塘縣舉行落成啟用儀式，正式“睜開”了它的觀天巨目。

　　500米口徑球面射電望遠鏡（FAST項目）（圖片來源：環球網）

　　平方公裡陣列射電望遠鏡（簡稱SKA）是世界多國投資、我國爭建的國際合作項目，500米口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST）是SKA在中國的一項先導工程，FAST是世界最大射電望遠鏡，借助天然圓形溶岩坑建造。FAST的反射鏡邊框是1500米長的環形鋼梁，而鋼索則依托鋼梁，懸垂交錯，呈現出球形網狀結構。FAST的反射面總面積約25萬平方米，用於匯聚無線電波、供饋源接收機接收。

　　十年選址論証

　　由於FAST的落戶，安放“觀天巨眼”的窪地也成為科學界關注的焦點，人們稱這個名叫“大窩?”的自然窪地為“地球上最美的眼窩”。為了確定這處獨一無二的大射電望遠鏡探測基地，自1994年提出項目建設規劃后，科學家們苦苦搜尋、反復論証研判了近10年才得以確認。

　　針對選址問題，SKA提出了一些參考條件：

　　· 來自手機、電視、收音機和其他電子設備的射頻干擾。

　　· 電離層 (地球大氣層上部)和對流層(地球大氣層下部)的特征。

　　· 包括氣候和地下溫度等在內的站點物理特性。

　　· 基礎設施成本，包括電力供應和分布。

　　· 運行和維護成本。

　　· 台址可長期持續作為無線電靜默區。

　　而據《地質與情報》雜志的資料，從貴州眾多的喀斯特窪地中優選出適宜的大射電望遠鏡候選台址是一個復雜的系統分析過程，需綜合考慮窪地幾何條件、工程條件、地質條件、氣象條件和無線電波環境等因素。由於各因素具有復雜性、模糊性和難以量化等特點，因此在窪地評價和台址優選中採用最能有效反映各評價指標復雜關系的多層人工神經網絡BP模型，並以最小挖填方率來量化窪地擬合望遠鏡球冠時土石方工程量、以窪地最適宜口徑來量化大射電望遠鏡口徑規模。優選結果表明，在集中分布於黔南和黔西南的82個喀斯特窪地中，評價等級為"較好"的有30個，“好”的有6個。優選出的36個窪地均具備作為望遠鏡候選台址的條件，且集中分布於以下三大區域內：1.以平塘、紫雲、惠水、羅甸、荔波為中心的區域﹔2.以普定、安順、鎮寧為中心的區域﹔3.以安龍、興義和關嶺為中心的區域。

　　FAST台址最終選定在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮金科村的大窩?窪地，此窪地位於北緯25.647222度，東經106.85583度，直徑大約800米，東北距平塘縣城約85km，西南距羅甸縣城約45km。總體位於貴州高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，地勢總體上北高南低，區域內碳酸鹽岩廣泛分布，岩溶峰丘、窪地、落水洞極為發育，地形起伏不平，低山地形。大窩?窪地的山梁最高為東南側山頭，標高1201m，窪地的最低點標高841m，最大相對高差達360m。窪地地表岩溶窪地發育，地形起伏大，坡度較陡，地貌類型簡單，局部山體陡峭，形成陡崖和懸壁。

　　競爭中取勝

　　而事實上同時與中國進行競爭的還有南非、澳大利亞、阿根廷。這場國家間的競賽有點類似選秀節目。在澳大利亞，政府在西部設立了一個25平方公裡的“射電天文公園”，這裡是澳大利亞希望能夠興建大型射電望遠鏡的地方。為了保持得天獨厚的電磁波環境，貴州省無線電管理局在FAST項目研究之初，就以大窩?為中心，規劃了半徑150公裡范圍的射電天文保護區，以大窩?為中心，方圓5公裡范圍之內嚴禁設置任何無線電發射設備。中國大窩?以得天獨厚的地理、地質條件和極端寧靜的自然條件，成功晉級。而在另一項SKA項目中則選中了南非和澳大利亞共同建造，形成雙台址。

　　克度鎮航龍村大窩?天坑（圖片來源：環球網）

　　之所以選址“大窩?”有三方面原因，一是地貌最接近FAST的造型，工程開挖量最小﹔二是這裡的喀斯特地質可以保障雨水向地下滲透，不會在表面淤積而損壞和腐蝕望遠鏡﹔三是射電望遠鏡需要一處“靜土”，“大窩?”附近5千米半徑之內沒有一個鄉鎮，周圍高山環繞，能有效屏障周圍的人為電磁波干擾，無線電環境理想。

　　曾跟隨科考人員多次實地考察的平塘縣委宣傳部主任徐先文說：“大窩?的三座青山呈等腰三角形，三角形中間的窪地就是FAST將要落地的地方。三座山峰每峰間距離是500米左右，形成一個天然‘鍋架’，可以將FAST這口‘大鍋’穩穩架在上面！望遠鏡建成后將會填滿整個山谷。”（記者 張陽）