1光年 [转载]“中国天眼”FAST望远镜首次发现脉冲星！这颗星星，(4)

赫尔斯-泰勒脉冲星就是验证这一猜想的理想实验室。自其发现到90年代初，这对双星的轨道近星点时刻累计有了大约10秒的变化，严格按照广义相对论所预言的轨迹演进，轨道周期的变化也和引力波辐射预言一致。

即使在脉冲星周围转的不是大质量的致密星，而是小小的行星，我们也能通过脉冲星信号察觉到它们的存在。实际上，人类发现的第一颗太阳系外的行星，就是通过这种方法发现的。

现在，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）已经直接探测到引力波的存在，并为三位相关科学家赢得了2017年的诺贝尔物理学奖。但脉冲星观测仍然有机会再次在引力波探测领域一展身手：

当引力波扫过地球周围，它将在较大尺度上同时影响多颗脉冲星传播到地球的信号。如果我们对临近脉冲星的周期保持长期监测，就有望通过其周期的整体变化规律，探测到扫过银河系这一角的引力波的存在。

这被称为“脉冲星计时阵列”方法。

这个思路与LIGO相比，各有千秋：LIGO只能探测比较高频的引力波信号，而脉冲星计时阵列则专注于极低频的引力波信号：它能探测的引力波频率，比LIGO敏感的频率范围，要低10~12个数量级。

如果我们能完全掌握脉冲星周期的变化规律，脉冲星在未来几百年还将有一个重要的应用场景：

当人类的星舰驶向太阳系之外，脉冲星就成了茫茫星海中名副其实的灯塔。通过对脉冲星周期的监测，星舰可以随时掌握自身的运动速度，进而推算在宇宙中航行的坐标。这就是所谓“脉冲星导航”。亿万星辰、亿万荣光，人类伟大理想的实现，没有现今对脉冲星性质的扎实研究，是办不到的。

“匠”心FAST

FAST望远镜与美国阿雷西博望远镜，是世界上唯二利用喀斯特地貌中的天然盆地修建的超大口径射电望远镜。在FAST落成前，阿雷西博望远镜已经独霸世界最大口径射电望远镜宝座50多年，利用其拔群的灵敏度做出了很多重大天文学发现。

阿雷西博望远镜望远镜的口径是305米，但作为一个固定在盆地中的望远镜，它难以通过移动主镜实现自由四顾，只能通过移动副镜与馈源的方式，接收不同方向的电磁波。

但阿雷西博望远镜的主镜面是完全固定的球面，成像是不完美的，为了对像差进行改正，上图所示的馈源舱本身需要对信号做二次、三次反射，复杂的光路让它不得不变得非常笨重：它重达500多吨。

FAST最大的工程创新在于，它的主镜面采用了主动面技术，每一块面板都可以在促动器的驱动下上下运动，把镜面从初始的球面形灵活地变成抛物面型，通过主镜的主动变形来实现对天体的跟踪，同时实现对像差的改正。所以FAST望远镜的馈源舱外观非常简洁，没有复杂的悬架结构，只要用6根柔性索吊着就可以。

当然，饭要一口一口吃，望远镜要一步一步调。

FAST望远镜在工作时，2225个促动器和6根馈源舱柔性索需要精确、协调的同时运动，要克服天气等因素对定位测量带来的干扰，在500米的巨大尺度上把位置精度控制在毫米数量级，挑战是巨大的。

所以要想实现主动面跟踪，FAST望远镜至少要实现三个“小目标”：第一步，能让镜面变形到一个特定的形状；第二步，能让镜面连续变形到指定的形状；第三步；能让镜面长时间、连续变形到指定的形状。

现在经过初光一年以来的调试，FAST望远镜已经完成了第二步，并有望在明年实现第三步，从而达到设计能力，完成其两到三年调试期的目标，通过国家验收、正式进入正常运行状态。

能在一年的时间内完成到第二步，还能在技术调试的空隙中挤点时间发现几颗脉冲星，FAST工程和科学团队可以说是棒棒的，给了我们一个小惊喜。1光年

FAST的主要科学目标除了脉冲星科学，还有其他几项：它想要研究银河系中弥漫的氢原子气体的分布；它想要研究星际分子以及羟基（OH）发射的星际“激光”（脉泽）；它想要找到更多未知的星系。