理論上，F(xiàn)AST的探測能力接近可視宇宙的邊緣。調(diào)試兩年來，F(xiàn)AST的卓越表現(xiàn)，引人無限遐想：未來，F(xiàn)AST有無可能沖出銀河系尋找新星?FAST有無可能產(chǎn)生一些諾獎級別的科學(xué)成果?這一切，取決于FAST能否把性能調(diào)到最好，以及是否擁有出色的數(shù)據(jù)處理能力。

9月下旬，科技日報(bào)記者從位于貴州平塘的中科院國家天文臺了解到，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)正在開展技術(shù)攻關(guān)，以期為FAST下一步的科學(xué)探測掃除障礙。

尋找銀河系外新星，是長遠(yuǎn)目標(biāo)

“我和世界上很多科學(xué)家都非常期待FAST開始觀測宇宙中不同的星體，它將有能力觀測到宇宙大爆炸時(shí)期的信號，探測能力幾乎能夠接近到整個(gè)宇宙起源。它將發(fā)現(xiàn)我們從未見過的事物。”這是平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡組織總干事菲利普·戴蒙德對于FAST所寄予的厚望。

500米的大口徑，成就了FAST這個(gè)觀天巨眼。理論上說，F(xiàn)AST能夠接收到137億光年以外的電磁信號，這個(gè)距離接近于可視宇宙的邊緣，更將人類的深空探測能力提升到了前所未有的高度。

調(diào)試兩年來，F(xiàn)AST的“牛刀小試”讓外界驚艷。它首次發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星，是至今人類發(fā)現(xiàn)的射電流量最弱的高能毫秒脈沖星之一，美國阿雷西博等國際大型射電望遠(yuǎn)鏡曾多次搜索，卻始終難覓其蹤。

科學(xué)家預(yù)測，F(xiàn)AST在未來有希望找到4000顆脈沖星。而在脈沖星被發(fā)現(xiàn)后的幾十年間，人類也僅僅探測到了2700多顆而已。

深空狩獵，駐守科學(xué)家特別希望FAST能夠沖出銀河系尋找新星，特別是快速旋轉(zhuǎn)、密度極高的脈沖星。如果FAST能捕獲河外星系脈沖星，將在國際上具有開創(chuàng)性的意義。為此，F(xiàn)AST工程的技術(shù)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始著手準(zhǔn)備，最早可能在明年進(jìn)行探測。

中科院國家天文臺FAST工程調(diào)試組成員盧吉光表示，脈沖星的科學(xué)意義不僅在于研究它本身，它還能作為研究其它天體的探針。如果能夠找到河外脈沖星，就能用它們來研究星系際介質(zhì)的屬性。在使用脈沖星測時(shí)陣探測遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的引力波時(shí)，也就相當(dāng)于擁有了更長的干涉臂。

“FAST最大的優(yōu)勢在于它的高靈敏度，十分適合用于研究脈沖星的單脈沖，從這些單脈沖的細(xì)節(jié)中就可以推斷出脈沖星的輻射機(jī)理，從而進(jìn)一步限制脈沖星的物態(tài)，并推動其他相關(guān)科學(xué)。”盧吉光說。

技術(shù)攻關(guān)為科學(xué)探測“掃除障礙”

未來，F(xiàn)AST將覆蓋當(dāng)今射電天文的主流熱點(diǎn)方向和科學(xué)目標(biāo)：巡視宇宙中的中性氫，以探索宇宙起源和演化;觀測脈沖星、探測星際分子，甚至還可以搜尋地球外生命……隨著FAST的正式投用，各國科學(xué)家將相繼共享使用，除了可能給中國天文學(xué)帶來一個(gè)“黃金時(shí)代”外，也有望誕生一些重要的原創(chuàng)科學(xué)成果。

中科院國家天文臺FAST工程總工程師姜鵬介紹，射電天文學(xué)是天文學(xué)的前沿分支，射電天文觀測產(chǎn)生了近一半的天文相關(guān)的諾貝爾物理學(xué)獎。特別是在最熱的脈沖星領(lǐng)域，已經(jīng)誕生了兩項(xiàng)諾貝爾獎。FAST預(yù)期將發(fā)現(xiàn)雙倍于人類已知數(shù)量的脈沖星，尤其是特殊品種的脈沖星，極有可能在廣義相對論和引力波探測方面取得重大突破。

當(dāng)然，這一切，取決于FAST能否把性能調(diào)到最好，以及是否擁有出色的數(shù)據(jù)處理能力。

面對19波束投用后產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)在存儲和計(jì)算能力上感到很“吃力”，數(shù)據(jù)堆積的危險(xiǎn)也步步緊逼。不過，F(xiàn)AST與中國電信聯(lián)手建設(shè)的數(shù)據(jù)中心即將投入使用，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)也正在開展技術(shù)攻關(guān)，力圖為FAST下一步的科學(xué)探索掃除障礙。

“目前，因每天接收的數(shù)據(jù)量增加了數(shù)十倍，需要解決傳輸、存儲和加速等問題。”貴州省政協(xié)原副主席、貴州師范大學(xué)副校長謝曉堯說。現(xiàn)在19個(gè)波速接收的數(shù)據(jù)為38G/秒，每年要接收96P，經(jīng)過處理，大概要達(dá)到10P—15P。這么大的數(shù)據(jù)量，不及時(shí)計(jì)算就是數(shù)據(jù)垃圾。所以，技術(shù)攻關(guān)顯得非常迫切。

超級數(shù)據(jù)給貴州帶來挑戰(zhàn)和機(jī)遇

除了科學(xué)產(chǎn)出，未來30年，F(xiàn)AST的數(shù)據(jù)量將超過10EB，完全計(jì)算處理需要新技術(shù)的發(fā)展。一方面，超級數(shù)據(jù)將推動天文科研由假設(shè)驅(qū)動轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動，過去是“應(yīng)該設(shè)計(jì)什么樣的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)”，現(xiàn)在則是“從這些數(shù)據(jù)中能分析出來什么，如果把其他數(shù)據(jù)融合，又能夠發(fā)現(xiàn)什么”。另一方面，貴州大數(shù)據(jù)也因此面臨不少挑戰(zhàn)。

“超級巡天數(shù)據(jù)給貴州在技術(shù)和人才上帶來前所未有的挑戰(zhàn)。”按照謝曉堯的說法，在FAST數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和分析等方面，貴州需要在先行先試上取得突破。當(dāng)然，這樣的數(shù)據(jù)“富礦”，也有助于貴州培養(yǎng)和吸引大數(shù)據(jù)處理和分析方面的科研型和應(yīng)用型人才，超算領(lǐng)域由此取得重大突破也并非不可能。

目前，貴州省正在以此為契機(jī)，籌建國家超算貴安中心和貴州科學(xué)數(shù)據(jù)中心。下一步，貴州省將發(fā)布技術(shù)榜單，組織全國乃至全球科學(xué)家針對超級數(shù)據(jù)的儲存、傳輸、處理能力進(jìn)行挑戰(zhàn)，以提升貴州省大數(shù)據(jù)的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

值得一提的是，在FAST的引領(lǐng)下，貴州已初步構(gòu)建起了天文科研矩陣。中國科學(xué)院FAST重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、FAST早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心、貴州省射電天文數(shù)據(jù)處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、貴州省信息與計(jì)算科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)，吸引了一大批高水準(zhǔn)科研人員，這些都為FAST提供了有力的人才支撐。(記者 何星輝)

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