科学之美·问天丨看中国重器如何丈量浩瀚宇宙

“天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？”——屈原《天问》

浩瀚星空，到底有无边际？茫茫宇宙，是否还有外星生命？

郭守敬望远镜（LAMOST）、“中国天眼”（FAST）、高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO），中国三大“观天重器”，听到了哪些宇宙私语？

在2024年“科技跨年秀”——总台“科晚”的舞台上，特别呈现了《科学之美》的演讲和舞蹈。为了呈现更多维度震撼人心的科学之美，总台社教节目中心策划推出总台“科晚”延展品牌——“科学之美”。该片由中国科学技术协会提供专业指导。

《科学之美》（第一季）以五大自然奥秘为主题，邀请六位中国科学院院士：物理学家、北京大学原校长王恩哥院士，地衣真菌学家魏江春院士，天文学家崔向群院士，神经生物学家与生物物理学家蒲慕明院士，生物影像学家、海南大学校长骆清铭院士，细胞生物学与生物物理学家程和平院士，共同分享科学之美的体悟。以超微观摄影、科学实验与野外考察纪实相结合的方式，呈现纯粹、极致、绚烂的视觉奇观。记录科学与艺术的共生，吟唱智慧与感性的交响。

早在钻木取火的远古时代，银河的浩瀚与壮美就激发了人类的无限好奇。央视科教频道（CCTV-10）周日（4月27日）晚21:20将播出《科学之美》第三集《问天》，天文学家、中国科学院崔向群院士为我们解读郭守敬望远镜（LAMOST）、“中国天眼”（FAST）、高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO），如何探索隐藏在星空背后的终极答案。

郭守敬望远镜LAMOST：

宇宙天体的“基因测序官”

当繁星点亮夜空，河北省兴隆县的群山之巅， “星光捕手”LAMOST悄然苏醒。镜面背后，16台光谱仪同步启动， 4000根光纤精准列阵，逐一锁定4000个目标天体，并将来自天体的光线分解为不同波长的光谱，通过32台由我国自主研发的CCD相机记录存档。

△LAMOST打开瞬间

△美丽星空

LAMOST的使命不是拍摄星空之美，而是解码星光中隐藏的宇宙真相。每颗星星发出的光，都有独一无二的光谱，这些光谱就像宇宙天体的基因片段，记录着每个天体的独特的身份信息。

作为目前世界上口径最大的光谱巡天望远镜，LAMOST正以每晚扫描数万宇宙天体的速度，为群星建立宇宙档案。

△郭守敬望远镜 LAMOST

LAMOST全称为“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”，以中国古代天文学家郭守敬的名字命名。自2012年9月启动巡天计划以来，LAMOST已观测到超过2500万条宇宙天体的光谱。我们对宇宙中的星体了解得越多，就能为以后的宇宙探索提供更多的数据支持，让人类向浩渺星空更近一步。

△中国科学院 院士 崔向群

天文学家、中国科学院崔向群院士说：“我们研制望远镜，就是为了观测到越来越暗、越来越遥远的天体。我们在追求一个极限，让人类认识到的宇宙越来越接近于自然的真相。”

“中国天眼”FAST：

聆听宇宙的“心跳”

2021年，“中国天眼”FAST接收到的一串断断续续的无线电信号让许多天文学家激动不已。这些来自外太空的神秘信号在47天内重复了1652次，甚至有人猜测是否来自外星生命。科学家们分析，这些信号来自30亿光年外的遥远太空。

FAST虽然叫“中国天眼”，但它的任务不是看星光，而是“听”宇宙。正如蝙蝠可以用自身发出的超声波辨别方向，FAST可以通过电磁波来获取宇宙信息。

△“中国天眼”FAST

“中国天眼” FAST，全称是“500米口径球面射电望远镜” 。作为目前世界上最大的射电望远镜，FAST探测的距离几乎接近宇宙的边缘。

自2020年正式开放运行以来，FAST已发现超过1000颗脉冲星。这些宇宙深处的“灯塔”，以特殊的脉冲和稳定的转动频率，为人类标注深空坐标。未来，当“灯塔坐标系”覆盖更广袤的星际空间，或将成为星际航行的“宇宙GPS”，指引飞船穿越光年尺度的黑暗疆域。

△“中国天眼”主动反射面

为什么FAST能“听”得这么远？答案藏在贵州群山环抱的“大眼睛”中：FAST的超级反射面，可从球面舒展为抛物面；六座百米钢塔以10毫米的精度锁定深空信号，将数亿光年外的微弱信号汇聚到焦点。

△“中国天眼”FAST

高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）：

高原上神秘的“宇宙邮局”

△“拉索”全景

△夜晚的“拉索”

2022年10月9日21时20分50秒， 6万多个伽马光子被“拉索”记录到，这是20亿光年外一场恒星葬礼的余晖。一颗质量超太阳20倍的巨星，在耗尽核燃料后轰然坍缩，释放出持续几百秒的“宇宙烟花”伽马射线暴。

“拉索”的探测器阵列上，搜集到了“宇宙烟花”迸溅的瞬间。这是人类首次完整记录万亿电子伏特伽马射线暴从诞生到湮灭的“生命全周期”，由于此类事件千载难逢，“拉索”的数据或将在未来百年内保持“宇宙最佳观测纪录”。

△伽马射线暴到达地球模拟动画

“拉索”矗立在四川稻城4410米的高原上。它不是传统意义上的望远镜，而是一座由5216个电磁粒子探测器、1188个缪子探测器和18台广角切伦科夫望远镜共同组成的“宇宙邮局”。它的使命是截获宇宙中如同“时空信笺”的宇宙线。

△“拉索”切伦科夫望远镜工作

△“拉索”水切伦科夫探测器阵列

宇宙线是深空的“雨滴”，是遥远天体的“时光漂流瓶”，它们携带着天体演化的密码，以接近光速的速度叩击地球。

△“拉索”电磁粒子探测器和缪子探测器

LAMOST用可见光书写恒星传记，FAST用无线电波聆听深空私语，“拉索”则以伽马射线追索宇宙历史。这些天文大装置的每一次发现，都在试图回答“我们从何而来？宇宙终于何处？”

△“中国天眼”上方的天气变化

△国外射电望远镜

大科学装置带来的科技进步及影响很难用当下的短期成就来衡量。它的每一次重大突破都会在“不经意间”对整个基础学科乃至人类文明的进程带来巨大震撼和推动。

△宇宙星云模拟动画

崔向群院士也谈到人类叩问天际、巡天观测的意义：“看到星空，所有人都会觉得人很渺小。就算你活100年，在宇宙的尺度上，也不过是一瞬间。所以我们要做点有意思的事情，这个有意思的事情让你感觉到你没有白活，对人类的文明的进步和发展是有贡献的。”

△美丽星空

在138亿岁的宇宙面前，人类的历史犹如一瞬间，但正是这瞬间的存在，让我们得以用电磁波作笔，在时空幕布上书写属于人类的注解。

《科学之美》第三集 《问天》

2025年4月27日 晚21:20

CCTV-10科教频道

看中国天文大科学装置

以光年尺度

丈量宇宙最深邃的奥秘

责任编辑：李妍