连日暴雨倾盆，中国天眼还好吗？它积水了吗？

2016年，著名的中国天眼在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中建成，并于今年年初正式验收。

中国天眼的建成，标志着我国的天文观测水平再一次迎来了突破。在历经22年的设计和建造后，我们终于实现了里程碑式的飞跃，也成功观测到了大量的脉冲星，证明了它的价值。

中国天眼官方名称叫做500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope），简称FAST，天眼只是它的绰号。FAST是目前世界上最大的单口径望远镜，比第二的阿雷西博望远镜口径整整大了150米，灵敏度也可以达到它的2.5倍，可有效探索的空间范围体积为后者的4倍。科学家推测，在同类天文望远镜中，FAST的领先优势至少可以保持20年之久。

（图片说明：FAST和阿雷西博望远镜反射面对比示意图）

它之所以有如此强大的观测能力，就在于巨大的口径。我们知道，考验一台望远镜观测能力的两项重要指标就是放大倍率和分辨率，而这两项指标都与口径有着直接关系。因此，FAST才能够成为世界上最强的望远镜之一，并且在建成之后迅速完成了多次重要的观测。甚至外国科学家认为：如果人类首次发现外星人的信号，很有可能就是来自于中国天眼。

从远处看，FAST的形状就像是一口硕大无朋的大锅。有专家还形象地做了个比喻：如果用这么大的锅做饭，足够全世界的人吃3天！

可是，大家的问题也随之而来：如果下雨了会怎样呢？尤其是，最近几天南方暴雨连连，FAST所在的贵州省也遭受到了暴雨的袭击。那么，天眼内部会积水吗？它会变成“汤锅”吗？

实际上，虽然我们从远处看，感觉这台巨大的射电望远镜是一个完整的“锅”的形状，但如果你深入了解就会发现，实际上并不是这么一回事。

要知道，打造一个直径500米的整体结构，对于现在的人类来说还是不太现实的。中国天眼也是一样的，它其实分开制造，然后组装的。这台口径达500米的望远镜，其实是由4450个反射单元组成的，技术人员在反射单元打造完毕后，将它们组装在一起才形成了我们看见的形状。

（图片说明：从近距离可以看到FAST的每个反射单元）

实际上，FAST的反射面板安装过程也非常复杂，难度极大。工作人员甚至不得不设计一套专用的吊具，将面板吊起来，然后放到空中的转运机车上。转运机车会把面板运到安装位置的上空，然后换钩，将面板降到安装位置，最后由地面工作人员拼接。在经过了1个小时的工作流程后，工作人员才仅仅安装上了1片反射单元，可见工程之辛苦。

科学家介绍了望远镜的架设过程，也非常有趣。由于望远镜过于巨大，有些时候机械设备鞭长莫及，就不得不需要技术人员爬到望远镜上进行操作。同时，为了防止人体重量将望远镜压变形，他们身上都绑了一个氦气球，在保证不影响行动的情况下尽量减轻压在望远镜上的重量。

（图片说明：从FAST内部仰望它的接收器）

此外，在天眼的正中心，并没有反射单元，而是有一个“洞”，其上方还吊着一个设备。这个设备叫做馈源舱，我们可以理解为是宇宙信号的接收器。别看这个馈源舱在天眼主体结构的对比下好像很小，其实它也大得惊人，重量达到了30吨。仅仅这个馈源舱的重量，就相当于哈勃太空望远镜的3倍左右！

这就要说到这个馈源舱的原理了。实际上，FAST的观测原理和反射望远镜一样，通过凹面镜收集宇宙深处的信号。因此，口径越大，就能接收到越多的信号，观测也就越清晰。在接收到这些信号后，镜面会利用反射原理将这些光聚拢在一起才能便于我们观测，而这个馈源舱就是被安置在焦点上接收聚集后的信号，然后通过反射面正中心的那个“洞”传给科学家。

（图片说明：单独拍摄接收器才会感到它也非常巨大）

由此可见，FAST不仅仅是一个“大锅”那么简单。

当然，这个“洞”并不是用来给FAST防雨的。要想知道FAST为何不怕下雨，就要说到它的本质了。

实际上，FAST是一台射电望远镜，和我们通常所知道的光学望远镜并不一样。刚才所说的反射面，其实都不是玻璃，而是金属板，负责接收宇宙中的各种电磁波。而这些金属板上，其实都有非常小的洞，正是这些洞，在下雨的时候起到了关键的作用，将水顺利地排出去，防止积水干扰观测。

你可能会问：如果望远镜上全是洞，那还能观测了吗？

不用担心，这完全不会对观测产生干扰。实际上，如果你看看其他的射电望远镜，发现这样的结构并不罕见。当然，这些空洞的大小也不是随便设计的，而是科学家根据要观测的电磁波的波长来规划的，这样就既可以尽可能地“掏空”反射面，又不会对观测造成任何影响。

（图片说明：帕克斯天文台64米口径射电望远镜）

而且，这样的孔洞不仅仅可以用来排水，还有其他的效果。科学家介绍说，FAST的反射面几乎有一半都是空的，这样既可以减少成本，也能大幅降低它的重量。可以想象，总面积达25万平方米的反射面会有多重，这给底部的支撑结构会带来巨大的压力和挑战，而这些空洞可以在很大程度上解决这个问题。

另外，在FAST的表面，雨水会沿着曲线流下去，这就不会导致一瞬间在最底部产生积水。同时，在反射面的下面，还有专门的排水系统。

（图片说明：从下方看FAST）

在这么多排水设施的作用下，FAST完全不必担心下雨的情况，在每次雨后都能很快恢复良好的观测状态。而且，由于射电望远镜是在可见光以外的波段进行观测，所以也很少会受到云雾的影响，即使在阴暗天气下仍然可以进行观测任务。

不得不说，科学家们的设计实在是非常精妙，这样的成就也是大量科学家多年来的知识和智慧结合在一起的结晶。