问“中国天眼”｜“天空实验室”里的科学家怎么工作？

　　“中国天眼”身在洼地，但在科学家眼中，它心系深空，是一座“天空实验室”。科学家是依靠什么在天地间“连线”，又是如何驾驭这样庞大的射电望远镜服务于科学实验呢？

　　到现在为止，应该没有天文学家上过太空，但他们却是最了解宇宙的一群人，靠的是什么？

　　不少人小时候尝试过用曝光的胶片观看日食，还有动手能力更强的，用两个放大镜自制过光学望远镜。望远镜就是天文学家了解宇宙的必备工具。但射电望远镜不同于人们熟悉的光学望远镜，它不能直接成像，而是抓取目标的无线电信号，用数据说话。

　　2020年1月9日，工作人员在“中国天眼”总控室内工作。新华社记者 欧东衢 摄

　　天文学家如何利用“天眼”开展工作？有点类似移动靶射击运动，需要不断地选取目标、瞄准目标射击、分析结果。

　　据北京大学教授、中科院国家天文台研究员李柯伽介绍，第一步要考虑望远镜频率是否合适、灵敏度是否足够、目标是不是在可视范围内，以便确定观测源的坐标，形成观测列表。

　　第二步是望远镜控制部门执行观测。如何精确控制“天眼”瞄准动辄光年之外的目标？简单地说，一是通过天体坐标计算出望远镜所需的“姿态”，二是驱动电机控制望远镜的“姿态”。

　　因为地球在不停自转和公转的缘故，这样的观测比移动靶射击复杂得多，要不断地修正望远镜的位置，不断地瞄准目标，并确保一直命中靶心。

　　第三步是通过编程来分析数据。外表安静的“天眼”，内心澎湃，每秒最高传输数据38G。海量的数据，基本没有手动分析的可能，所以天文学家都是“程序员”，用大数据手段实现天地“连线”。

　　2020年1月9日，工作人员在“中国天眼”总控室内工作。新华社记者 欧东衢 摄

　　如此繁琐的、针对宇宙深空的观测有什么意义呢？

　　这要从我们去中学物理实验室做实验说起。前辈科学家发现的物理定律，我们在物理实验室里做实验，结果都能验证定律为真。在“天空实验室”里呢？那可不一定。

　　天文学跟物理学密不可分，大尺度时空结构、宇宙演化、高能天体（如黑洞、脉冲星等）都是以广义相对论为重要理论基础的。前人依靠头脑做实验，得出了理论，理论研究走在前面，后人如何验证呢？这些天体质量惊人、距离以光年计，对应的物理参数和空间都是人类无法达到的，只能用“天空实验室”来验证。

　　“中国天眼”2017年10月10日对外宣布新发现的1号脉冲星示意图。（中科院国家天文台供图）

　　在“天空实验室”里，天文学家除了重复繁琐的观测、验证，都保留一颗期待的心——比如找到某个能解释一些奇怪天文现象的关键，或是发现目前的理论无法解释的现象。真到了那一天，科学理论又会向前迈进一大步。

　　文字：齐健

　　视频：刘勤兵、齐健、汪强

　　海报拍摄：刘续

　　海报制作：齐健、汪强

　　视觉/编辑：金地