中国天眼形似大锅，如果不排水，暴雨后或变成堰塞湖？

作者/吴一千

中国天眼全称500米口径球面射电望远镜（英文简称FAST），是世界上最大单口径、最灵敏的射电望远镜，在中国天眼之前，称为世界之最的是美国的300米口径阿雷西博望远镜（Arecibo），在1974年建成后的50年里，一直无人超越，直到中国天眼出现。

中国天眼的建设耗资耗时，自1994年由我国天文学家南仁东提出设想以来，经历了22年风雨才建成，共耗资近6.67亿元人民币，建设面积28000平方米，直到2020年1月份才通过国家验收，正式使用。这是一个非常宏大的工程。

从高空俯瞰中国最大射电望远镜"天眼"，它的形状如同一口汤锅，放几个饺子也毫不违和，因此不少人可能都会问：假如遇上大暴雨，会不会填满？中国天眼如何排水？

中国天眼的地势和结构决定了它无法存水

中国天眼位于贵州省平塘县克度镇大窝凼的一处喀斯特洼坑中，因为中国天眼是球形的，并且直径有半公里，形似一个大碗，之所以选择这样的"碗形"地貌，就是为了减少开挖的土方量，省钱。

经过相关团队考察，大窝凼地形主要为喀斯特地形，以可溶性岩石为主，经过长期的雨水或地下水冲刷，早已经形成了大量地下河以及溶洞，所以根本不用担心中国天眼被雨水淹没，甚至形成堰塞湖。这种地形的缺点是地表存不住水，所以无法种粮食，但没想到"变废为宝"，特别适合中国天眼。

中国天眼即使海平面上升也不会淹没，因为其最低点大概就1200米，这意味着高出海平面1200米，而海平面上升1200米是不可能的，假如真的到了那一天，人类能否继续生存都成了问题，哪里还有心思探索太空呢？

中国天眼最主要的部分，即"大锅"部分，是由4450块反射单元拼接的，如果靠近看，反射单元并非实心，而是在上面布满了密密麻麻有规律的小孔，小孔的大小是经过专门设计的，有排水的作用，其他作用是减轻重量，透光，通风。

中国天眼有什么用？为什么这么大？

使用过卫星锅或者天线都知道，如果把电视调到没有信号的频道，屏幕上就会出现雪花加嗡嗡的噪音，这些信号大约有1%是来自宇宙深处的电磁波信号，是宇宙大爆炸后的残留信号。跟卫星锅类似，中国天眼用于探索宇宙深处的信号。

大锅能比小锅接收到更多台，信号质量也更好，射电望远镜与此类似。自1931年美国天文学家在自家后院搭起第一架9.5米的射电望远镜算起，全世界所有的射电望远镜所采集的能量，连一张纸都翻不动。中国天眼面积相当于30个标准足球场，有利于捕捉宇宙中微弱的信号。

中国天眼主要有两大目标，分别是巡视中性氢和探索脉冲星。中性氢就是不带电的氢原子，但是只有原子跃迁才会发出能量，但中性氢没有电磁波发出，怎么检测呢？其实处于基态的中性氢会有一定几率产生自发跃迁现象，此时会散发能量被我们捕捉到。

因为氢原子结构简单，只有一个质子和一个电子，宇宙形成之初质子电子相互结合，因此产生了大量的氢原子，氢原子也是宇宙中最丰富的物质。通过探索中性氢的分布，我们可以摸清宇宙的质量和结构。

中性氢能看到普通光学望远镜难以看到的部分

脉冲星的产生是因为高速旋转的中子星从磁极不断放射出高能辐射，类似灯塔一样，每转一圈就是一个周期，脉冲星也有这样的周期，我们对此主要有两种应用。

对多个脉冲星进行观测，可以建立脉冲星计时阵，这是自然界存在的一种非常准确的时钟，在毫秒级可以媲美原子钟。

可以这样说，在地球靠卫星定位，在太空靠脉冲星定位。脉冲星因为能被不断观测到，且具有规律性，所以很容易在天空确定其位置，这样多个脉冲星就如同大海中的灯塔，可以指引深空探索飞行器，中国天眼可以帮我们建立脉冲星自主导航系统，因为人类未来极大可能会向外太空发展。

美国"天眼"的现状怎样了？

在中国天眼建成之前，美国的阿雷西博射电望远镜是全世界最大的单孔径射电望远镜，口径大小为305米。和中国天眼类似，考虑到防水和工程量，阿雷西博射电望远镜也在溶洞地形的一处凹坑内修建，那么它的现状如何？

因为在2017年遭受飓风"玛丽亚"破坏，而且在2019至2020年间又被地震影响，最终望远镜的"大锅"完全损坏，而且早在2006年，美国国家科学基金（NSF）就不资助了，于是阿雷西博望远镜在2020年11月19日宣布退役，如今锈迹斑斑，如同一堆破烂。

中国天眼跟它相比，综合性能提升了大约10倍，并且在未来20到30年内会保持世界一流水平。

其实，最早在1994年的时候，我国天文学家南仁东先生就提出修建“中国天眼”，这个工程最引人注目的并不是耗资超过六亿，而是整个修建过程耗费了22年时间，虽然它在2016年的时候就开始进入了调试期，但是直到2020年1月11号这天，中国天眼（500米口径球面射电望远镜，FAST）才正式通过国家验收投入到正式运营中。

中国天眼看上去很大，因为这个球面射电望远镜足足有500米宽，被誉为全世界最大的球面射电望远镜。如果看到这个望远镜的人应该都知道，它与我们想象中的望远镜长得完全不一样，就像是一个锅口朝上的大锅接收着地外世界传来的信号。那这张大口锅会不会在遭遇百年一遇的暴雨时被装满？它到底是怎么排水的？

“中国天眼”不会被暴雨装满的理由至少有以下三点：

第一，选址特殊！

很多人都知道中国天眼在贵州的大山里面，但为什么偏偏是贵州克度镇南面的大窝凼洼地？其实，在修建“中国天眼”之前有12户人家住在这里，在当地生活了好几十年的老人曾表示自己怎么也没想到这里会建造一个如此了不起的望远镜。

这个“巨无霸”一般的射电望远镜，刚好就处在大窝凼洼地之中，溶洞、天坑、岩溶漏斗和落水洞就是这个洼地的主要构成部分。可能很少有人知道，这个洼地下方正是地下暗河的核心地段，一直被地质学家视为研究熔岩漏斗和暗河的绝佳之地。

简单点说，中国天眼的选址并不是有山、或者山高就行，这个大窝凼洼地天生就具有良好的排水行，当地具备特殊的喀斯特地质条件，暴雨时雨水会直接渗透到地下流入地下河，而不会像你想象的那样在地表积聚后损坏中国天眼。而且，研究人员在选则修建地的时候还考虑了无线电干扰，而大窝凼同时具备了不受天气影响和周围不存在无线电的优势。

第二，索网结构！

虽然，当我们远看中国天眼的时候，它的确就像是一口内面平整的大口锅子，但是，中国天眼在技术上采取的时索网结构，这也是当时修建时遭遇的最大的技术难点之一。中国天眼的直径有500米，但全部是采取的间断设计和网格划分，这个工程涉及到了2225个下拉索河主索节点，以及6670根主索，仅仅是这些索网的重量就超过了1300吨。

简单点说，当暴雨倾盆而下的时候，中国天眼这口大锅并不是密不透风，反而会呈现出“竹篮打水一场空”的感觉。因为，其实中国天眼布满了小孔，甚至是小窟窿，如果打个比方，它看上去就像是一个筛子一般，如果你往筛子里倒水自然积聚不起来，中国天眼的结构设计也是同样的道理，这口大锅根本聚不起来水，更别说淹没。

第三：特有排水系统！

试想一想，一个耗资数亿，历时长达二十多年的国家工程，怎么可能没有对极端天气做出设想？实际上，在确定中国天眼的修建地质是，研究人员不仅对当地的地形和水文等进行了仔细勘察，同时还设计了专门的排水通道。

尽管洼地本身并不容易积水，但设计者为了保证大暴雨时排水不受到影响，于是修建了专门的排水系统。而这个排水系统最重要的一个组成部分就是一条长达一千多米的隧道，排水隧洞有了，底部排水沟、道路边沟、环向水沟、径向水沟和消能池都有了，这样的设计结构自然也不可能让“中国天眼”因为暴雨而积水，哪怕是百年一遇的暴雨。

总而言之，我国斥巨资打造的中国天眼，并不会因为暴雨而被淹没。并且，这个特殊的望远镜在搜索宇宙信号的时候，并不是用“眼睛”看，而是用“耳朵”听，所以它的外观造型就和传统望远镜有很大不同。截至11月，已有240颗脉冲星被中国天眼发现，之后还将在搜寻外星人这个领域发挥重大作用，让我们拭目以待吧！

在贵州省黔南平塘县大窝凼洼地，有一个呈“凹”字形仰望天际的“大锅”，它叫“中国天眼”，是首席科学家南仁东担任总工程师建成的，从预研到建成一共花了22年的时间，这是南先生用他半辈子的心血为国家的发展做出的贡献，他是我们心中名副其实的“天眼之父”。

“天眼”的直径有500米，是目前世界上最大最灵敏的单口径射电望远镜，能够收到一千多光年外的电磁信号，甚至有可能收到外星生命的信号。这样精密的工程，足足领先了其他发达国家20年。

由于“天眼”的形状结构像一口大锅，又地处在贵州南部这样一个夏季多雨的山区当中，所以不少网友产生了疑问：当下起雨的时候“天眼”会不会变成一口“汤锅”呢？如果大量积水会不会影响“天眼”的正常运作？网友们能想到的问题，工程师们当然也早就想到了！毕竟这项大工程是花了22年的时间才建成的，它方方面面可能遇到得到问题都要提前考虑、做准备。

其实，“天眼”有着一套完整的、发达的排水系统。首先，“天眼”是由四千余块光滑的反射面板拼接而成的，每一个面板之间都有缝隙，面板上还设计了导水孔，这样的话雨水就可以顺着面板缝隙和导水孔自然而然的流出外面，不会积在“天眼”里面。其次，这与它所在的地理位置有着很大的关系，当初选择“天眼”的建造位置就选了13年，最终确定了贵州。为什么会选在贵州呢？大家都知道，贵州是中国典型的喀斯特地貌，而这种地貌能为“天眼”创造一个天然的排水系统，下雨时雨水会顺着喀斯特岩石流入地下溶洞，所以不会对“天眼”造成威胁。为什么“天眼”会领先其他发达国家20年？我想不仅仅是因为它具有强大的望远功能，还因为它具有这样精密的排水系统吧！