500米口径球面射电望远镜

500米口径球面射电望远镜（英语：Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，简称FAST）是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，焦比达0.467。FAST位于贵州省平塘县克度镇大窝凼洼地，利用喀斯特洼地的地势而建。其主体工程于2011年开工，2016年落成。FAST是目前世界上最大的单一口径、填充口径（即全口径均有反射面的）射电望远镜；并且是世界上第二大的单一口径射电望远镜，仅次于俄罗斯的RATAN-600望远镜（英语：RATAN-600）（该望远镜为环形）。这架望远镜在1994年首度提出，在2007年7月国家发展及改革委员会批准此一专案。经过考察，望远镜的建设定点定在大窝凼村，村民随即搬迁；为了避开电磁破干扰，居住在望远镜半径5公里内的9,110位居民亦被搬迁。大约有500个家庭企图起诉当地政府，村民们指责政府强行拆迁、非法居留，不给予补偿。中国政府为当地居民的搬迁投入了约2.69亿美元的扶贫资金和银行贷款，而望远镜本身的建设费用仅为1.8亿美元。FAST项目主要由中国科学院国家天文台研究员南仁东负责，他担任首席科学家和工程师。在2008年12月26日，在施工现场举行了奠基仪式，2011年3月开工建设，最后一个面板在2016年7月3日上午安装。建成后超越波多黎各的阿雷西博天文台，成为世界上最大的单面口径球面射电望远镜最初的预算是人民币7亿元:49，最终的造价是人民币12亿元（1.8亿美元）。遇到的最大困难是站址位置偏远，道路通行不良，需要增加遮罩以抑制主镜像制动器的电磁干扰（radio-frequency interference，RFI）。主镜制动器的故障率是依然存在的问题。2016年9月25日开光，开始测试和调适设备。第一次观测是在主反射器没有活动的情况，以它固定的形状配置下进行，并借由地球的自转扫描天空。因为较长的波长对反射器形状误差的宽容度较大，随后的早期科学研究将在较低的频率下进行，以使主动表面达到其设计精度。校准各种仪器需要三年的时间，之后就会全面投入运行。当地政府在望远镜周围发展旅游业的努力，引起了天文学家的担心。他们担心附近的移动电话是电磁干扰的来源。估计在2017年会有1,000万游客，将迫使官员决定科学任务与旅游业的经济效应。2020年1月11日，FAST通过验收，正式开放。FAST有一个固定在自然凹陷的渗穴景观（岩溶）中的主反射器，将接收到的电波聚焦在悬挂在其上方140米（460英尺）的"馈源舱"的接收天线上。主反射器用穿孔铝板制成，由悬挂在轮缘上的钢缆网支撑，FAST的表面由4,450片每边长约11米（36英尺）的三角形组成测地线圆顶（英语：Geodesic dome）的形式。位于下方的2,225个绞车使其成为主动表面，可以拉动面板之间的接头，将柔性钢缆支架变形为与所需天空方向对齐的抛物面天线（英语：Parabolic antenna）。反射器上方是由六个高塔支撑，使用绞车伺服机构移动的一个轻型的电缆机器人（英语：Cable robots）"馈源舱":13。接收天线安装在斯图瓦平台（英语：Stewart platform）的下方，可以提供精细的位置控制，并补偿风运动等的干扰:13，使指向精度可以高达8弧秒:24:179。在天顶角60度的最大范围内，有效的照明光圈会降低至200米，当有效且无损耗的照明光圈为300米时，角度为26.4度:13。尽管反射器的直径为500米（1,600英尺），但一次只能使用直径300米的圆（维持正确的抛物面形状的接收器照亮面）:13。它的工作频率在70MHz至3.0GHz，此参数接近抛物面镜可以设置的精确度上限。它可以略有改进，但三角形段的大小限制了可以接收的最短波长。此范围由馈源舱下的9个接收器覆盖:30，1.23–1.53GHz频带是氢线周围的频率，使用澳大利亚联邦科学与工业研究组织制造的19束接收器。这是澳洲科学院和中国科学院合作的澳中天体物理研究联合会（英语：Australian-China Consortium for Astrophysical Research）的一部分。搜集到的大量资料将由澳大利亚伯斯国际电波天文学中心（International Center for Radio Astronomy，ICRAR）和欧洲南方天文台开发的次世代档案系统（Next Generation Archive System，NGAS）储存和维护。FAST的网站列出了下列项目做为这架电波望远镜的科学目标：FAST望远镜于2016年10月加入SETI的突破倾听（英语：Breakthrough Listen）专案，以寻找宇宙中的智慧外星通信。FAST的基本设计与阿雷西博天文台的电波望远镜相似：两这都是在天然形成的渗穴内安装固定的反射器，反射器以穿空铝板制成，上方悬挂着有可移动的接收器。两者的有效口径也都小于主镜实体的尺寸。但是，除了大小之外，还有五个显著的差异。首先，阿雷西博的反射盘是固定的一个球形。虽然它也悬挂在钢缆网上，下面也有支撑可以微调它的形状，但它们仅用于维护，并且是用手动操作和调整。它是一个固定的球形，并且有两个额外的反射器悬挂在上面，以修正由球面产生的球面像差。其次，阿雷西博的接收平台固定在一个定点。为了支撑附加反射器更大的重量，主要的支撑电缆是静态的，唯一电动的部分是用于补偿热膨胀的三个抑制绞车:3。天线安装在平台下方的旋转臂上:4。这种较小的运动范围限制它只能查看天顶距19.7° 范围内的物件。第三，阿雷西博可以接收更高的频率。组成FAST主反射器的三角形面板限制了其近似抛物面的精确度，因而限制了它可以聚焦的最短波长。阿雷西博更严格的设计使其能够将锐焦保持到3公分的波长（10GHz）；FAST的限制为10公分（3GHz）。二阶位置控制的改进，或许可以将其推进至6公分（5GHz），但主反射器成为最终的限制。第四，FAST的盘面更深，有助于更广大的视野。尽管FAST的盘面直径比阿雷西博的大64%，300米300米（980英尺）:3的曲率半径也比阿雷西博的270米（870英尺）大，形成的圆心弧是113°（阿雷西博是70°）。尽管阿雷西博在观察天顶时可以使用到全口径的305米（1,000英尺），但典型的倾斜观测的有效口径只有221米（725英尺）:4（因为阿雷西博的位置接近赤道，所以可以经由地球的自转扫描到较大部分的天空而得到补偿。阿雷西博位于北纬18.35°，而FAST位于北纬约25.80°N，向北偏移了约7.5°。）第五，阿雷西博的大型二级平台拥有几个发射器，使其成为世界上仅有的两个雷达天文学仪器之一。在NASA的资助下的行星雷达系统，使阿雷西博可以研究从水星到土星的固体物质，并对近地天体，特别是有潜在威胁天体，执行非常精密的轨道测定。阿雷西博还有几个由NSF资助研究电离层的雷达。对于FAST的小型接收平台舱而言，这些强大的发射机是太大、太重了，因此它将无法参与行星防御计划（英语：Asteroid impact avoidance）。由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构，其外形像一口巨大的锅，接收面积相当于30个标准足球场。 其创新设计方案为西安电子科技大学首提，由悬索支撑的馈源舱与馈源定位技术也源自该校。专案背后的主要推手是中国科学院辖下，中国国家天文台的研究员南仁东。他担任这个专案的首席科学家和总工程师。他于2017年9月15日因肺癌病逝于波士顿。学院一直难以为望远镜寻找到工作人员。以它的规模，需要大量的工作人员，但因为位置偏远，很难吸引到天文学家，使得望远镜不太可能在一段时间内满载运行。由于中国几乎没有电波天文学家，他们在国际上招募工作人员，但工资不高，许多人也担心这个高规格的专案在管理上会很严格。自2017年5月以来，学院一直在为FAST寻找合适的科学运总监，但一直未能填补这个职缺。虽然人们普遍引用的待遇是120万美元，但这是一次性的研究补助金，而不是薪资或持续性的资助。