基本概述
中國天眼中國“天眼”500米口徑球面射電望遠鏡工程由中國天文學家於1994年提出構想，從預研到建成歷時22年，是具有中國自主智慧財產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。藉助這隻巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質，測定黑洞質量，甚至搜尋可能存在的星外文明。眾多獨門絕技讓其成為世界射電望遠鏡中的佼佼者，這也將為世界天文學的新發現提供重要機遇。
從2016年9月25日起，“天眼”方圓5公里將成為“靜默區”。這個龐然大物開始睜開“慧眼”，專注地捕捉來自宇宙深空的信號。“天眼”運行後，還將開展一系列國際科研合作，但在這之前還需要一段時間的參數修正和狀態調整，以便達到最佳觀測效果。
2017年10月10日，中國科學院國家天文台宣布，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡經過一年緊張調試，已實現指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行，並確認了多顆新發現脈衝星。
歷史沿革
1993年東京召開的國際無線電科學聯盟大會上，包括中國在內的10國天文學家提出建造新一代射電“大望遠鏡”。他們期望，在全球電信號環境惡化到不可收拾之前，能多收穫一些射電信號。建造FAST的動機肇始於此。
1994年7月，FAST工程概念提出。
2001年，FAST預研究作為中科院首批“創新工程重大項目”立項，並得到中國科學院及科技部的支持。
2001年10月，知識創新工程首批重大項目“FAST預研究”總體驗收。
2007年7月，國家發展和改革委員會批覆500米口徑球面射電望遠鏡國家重大科技基礎設施立項建議書，原則同意將FAST項目列入國家高技術產業發展項目計畫，FAST工程進入可行性研究階段。
2008年10月，國家發改委批覆500米口徑球面射電望遠鏡國家重大科技基礎設施項目可行性研究報告，FAST工程進入初步設計階段。
2009年2月，500米口徑球面射電望遠鏡國家重大科技基礎設施初步概算獲得貴州省發改委批覆。
2011年3月，FAST工程開工報告獲得批覆，工程開工項目初步設計和概算獲得中國科學院和貴州省人民政府的批覆。
工程於2011年3月正式開工建設，預計2016年9月竣工，工期5.5年。望遠鏡台址挖掘完工，基地、主動反射面的建造均於2013年內動工。總投資概算為6.67億元。
2015年2月4日上午，位於貴州平塘的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）安裝了最後一根鋼索，索網製造和安裝工程結束。這意味著FAST的支撐框架建設完成，進入了反射面面板拼裝階段。
2015年國慶前夕，隨著長度3.5千米的10千伏高壓線纜通過耐壓測試、變電站設備調試完成，中科院國家天文台500米口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST）項目綜合布線工程完成，具備供電條件，這標誌著“天眼”的神經系統已經成型，FAST工程進入最後的衝刺階段。
2015年11月21日，在貴州黔南安裝建設的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）饋源支撐系統進行首次升艙試驗，6根鋼索拖動饋源艙提升108米，並進行相應的功能性測試。
2016年3月8日，在貴州省平塘縣建設的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），已完成3492塊反射面面板安裝，完成比例達78.47%。2016年4月10日，500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）已完成4185塊反射面面板安裝，完成比例達94.04%。
2016年6月29日，FAST已完成4443塊反射面面板安裝，完成比例達99.8%。
2016年7月3日，500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)的最後一塊反射面單元成功吊裝，這標誌著FAST主體工程順利完工。
2016年9月25日，在貴州省平塘縣的喀斯特窪坑中落成啟用，開始接收來自宇宙深處的電磁波。
2017年10月，發現2顆新脈衝星，距離地球分別約4100光年和1.6萬光年，是中國射電望遠鏡首次發現脈衝星。
系統組成
中國天眼作為國家重大科技基礎設施，“天眼”工程由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構成。主動反射面是由上萬根鋼索和4450個反射單元組成的球冠型索膜結構，其外形像一口巨大的鍋，接收面積相當於30個標準足球場。
利用天然的喀斯特窪坑作為台址，窪坑內鋪設數千塊單元組成冠狀主動反射面，採用輕型索拖動機構和並聯機器人實現接收機高精度定位，這是中國‘天眼’的三大自主創新。
與德國波恩100米望遠鏡相比，“天眼”的靈敏度提高了約10倍；與美國阿雷西博350米望遠鏡相比，“天眼”的綜合性能也提高了約10倍。“天眼”能夠接收到137億光年以外的電磁信號，觀測範圍可達宇宙邊緣。
工程概況
創新
1、利用獨一無二的貴州天然喀斯特窪地台址
2、套用主動反射面技術在地面改正球差
3、輕型索拖動饋源支撐將萬噸平台降至幾十噸
科學目標
1、FAST有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣，重現宇宙早期圖像。
2、能用一年時間發現數千顆脈衝星，建立脈衝星計時陣，參與未來脈衝星自主導航和引力波探測。
3、主導國際甚長基線干涉測量網，獲得天體超精細結構。
4、進行高解析度微波巡視，檢測微弱空間信號。
5、參與地外文明搜尋。
6、參與子午鏈工程，提高非相干散射雷達雙機系統性能。
7、將深空通訊能力延伸至太陽系外緣行星，將衛星數據接收能力提高100倍。
套用目標
1、空間飛行器的測控與通訊
2、脈衝星計時陣和自主導航
3、非相干散射雷達接收系統
4、高解析度微波巡視
技術指標
1、球反射面：半徑－300m,口徑－500m
2、有效照明口徑：300m
3、焦比：0.467
4、天空覆蓋：天頂角40°
5、工作頻率：70MHz－3GHz
6、靈敏度(L波段)：2000
系統構成
台址勘察與開挖系統：擬對選定區域的地形、工程地質和水文地質環境等進行工程詳細勘察、對FAST望遠鏡主動反射面整體工程區域土石方進行開挖、以及對窪地排水通道進行設計等。
主動反射面系統：包括一個口徑500米由近萬根鋼索組成的反射面索網主體、反射面單元、促動器裝置、地錨、圈樑等。反射面索網安裝在格構式環形圈樑上，它有2400個連線節點，在索網上安裝4600個反射面單元，2400個節點下方連線下拉索和促動器裝置，促動器再與地錨連線，形成了完整的主動反射面系統，能夠實現實時控制下形成瞬時300米口徑拋物面的功能。
饋源支撐系統：在窪地周邊山峰上建造6個百餘米的支撐塔，安裝公里尺度的鋼索柔性支撐體系及其導索、卷索機構，以實現饋源艙的一級空間位置調整；製造直徑10米左右的饋源艙，在饋源艙內安裝Stewart平台（精調並在線上器人）用於二級調整；製造兩級調整機構之間的轉向機構，輔助調整饋源艙的姿態角。
測量與控制系統：建設10餘個毫米級精度基準站組成的測量基準網。通過9個近景測量基站，對反射面位形實時掃描；利用雷射跟蹤儀及雷射跟蹤系統實現對饋源艙實時反饋的控制；建設現場匯流排系統，實現反射面的主動變形；建設實時檢測和健康監測系統。
饋源與接收機系統：研製高性能的多波束饋源接收機，頻率覆70MHz-3GHz。研製饋源、低噪聲製冷放大器、寬頻帶數字中頻傳輸設備、高穩定度的時鐘和高精度的頻率標準設備等。配置多用途數字天文終端設備。
觀測基地建設：主要負責觀測基地及輔助設施的建設（包括道路施工等），以確保高質量的支持望遠鏡的運行、觀測和維護，並滿足FAST工作人員的工作與生活需要。根據功能需要，觀測基地的建築計畫包括綜合樓、維修廠房和分散在基地及反射面周圍的零星建築等。
相關單位
項目主管部門：中國科學院
項目共建部門：貴州省人民政府
項目建設單位：中國科學院國家天文台
項目參與單位：清華大學、西安電子科技大學
台址
FAST台址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凼窪地,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。大窩凼窪地的山樑最高為東南側山頭，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。中科院已在貴州省貴陽市註冊成立貴州射電天文台管理該項目。
之所以選址“大窩凼”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”，“大窩凼”附近5千米半徑之內沒有一個鄉鎮，無線電環境理想。
創新技術
中國天眼不同於美國阿雷西博望遠鏡只能通過改變天線饋源的位置掃描天空中的一個帶狀區域，“500米口徑球面射電望遠鏡”（簡稱FAST）的創新在於利用球冠反射面在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面，更便於追蹤移動的天體，與“阿雷西博”相比，其綜合性能提高約10倍。
另一大創新在於採用世界上跨度最大、精度最高的索網結構。據FAST工程總工藝師王啟明介紹，需要攻克的技術難題貫穿索網的設計、製造及安裝全過程，僅以高應力幅鋼索研製為例，從2010年開始，歷經上百次拉索實驗，才滿足了FAST工程對拉索疲勞性能高於國際標準1倍的要求。
FAST啟用後，真正的挑戰在於如何總控協調整個系統運行。這么大尺度的望遠鏡，如果沒有共同的時間基準和位置基準，根本沒有辦法讓望遠鏡在特定時刻走到科學家想要的位置，接受到他們想要的信號。
“所有的報導都在說FAST宏偉、壯觀，其實FAST最震撼人心的是精準。饋源艙運行和反射面變型，如果沒有同樣的參考，不能在共同的時刻達到相同的位置，很難談精準。經過3年的測試，我們的基墩穩定性很高，誤差不超過1毫米。”FAST工程測量與控制系統總工朱麗春說。
套用價值
能把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊數據下行速率提高100倍。
脈衝星到達時間測量精度由120納秒提高至30納秒，成為國際上最精確的脈衝星計時陣，為自主導航這一前瞻性研究製作脈衝星鍾。
進行高解析度微波巡視，以1HZ的分辯率診斷識別微弱的空間訊號，作為被動戰略雷達為國家安全服務。
基於FAST的強大功能，如果銀河系(直徑約為15萬光年)記憶體在外星人，他們的信息就很可能被發現。國際科研項目“搜尋外星人計畫”(SETI)的首席科學家丹·沃西默最近向中方提出，希望在FAST加裝設備，可合作搜尋外星人信號。
社會影響
由於曝光率增多以及項目本身的壯觀程度，越來越多的人對參觀FAST保有濃厚的興趣，使得FAST產生的影響超過了其科學範疇。毗鄰FAST的一座山上，當地政府引資修建了觀景台，並有計畫開通索道、纜車、電車。通過觀景台的公路也將在近期貫通，方便遊客一覽“天眼”全貌。
平塘縣政府已在距FAST5千米的克度鎮，打造了天文科普旅遊文化園。圍繞科學、科普、旅遊配套的“天文小鎮”也在建設中。作為國家級貧困縣，平塘縣希望借發展天文旅遊來給“貧困摘帽”也無可厚非，科學家們表示理解。但是，FAST的靈敏度號稱是“在月球上打手機都聽得清”，而其要聆聽的射電微弱得好比“雷聲中的蟬鳴”。
國外已有射電望遠鏡與天文小鎮並存的成功案例，而且這反映了天文在一國的科學地位和受歡迎程度。在發展旅遊業時，需要嚴格控制各種有可能對FAST造成干擾的電子類產品進入區域內，比如數位相機、手機等，這樣，天文旅遊才可以和FAST互惠發展。
