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自2021年3月31日起，有“中国天眼”之称的FAST面向全球开放，各国科学家均可提出申请，经审核后可使用FAST开展观测和研究。2020年12月，美国阿雷西博射电望远镜的接收设备平台坠落，砸毁了反射镜，难以继续工作。在阿雷西博射电望远镜重建之前，FAST成为全球唯一可执行太空观测任务的超级“天眼”。
那么，射电望远镜具有哪些功能？在人类探索太空方面能够发挥怎样的作用呢？
与地外文明沟通的首个渠道
据美国《大众科学》杂志报道，射电望远镜被称为望向宇宙深处的“天眼”。它配备收集电波的定向天线、放大电波信号的高灵敏度接收机，以及信息记录、处理和显示系统。它能够接收和分析来自遥远天体的电波，测量电波的强度、频谱等。它能发现高能量天体和高能辐射现象，定向观测黑洞、中子星等，还能探测到光学望远镜看不到的许多星体。
20世纪60年代，国际天文学界获得了4项非常重要的发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射和星际有机分子。这4项发现都借助了射电望远镜。
射电望远镜的一个重要用途是探索太空，搜寻地外文明。哪个国家先接触地外文明，哪个国家就可能先接触外星的先进技术，并对这些技术实施“逆向研发”。从理论上说，地球文明与地外文明之间可以通过电波信号进行交流和联络。射电望远镜有望探测到微弱的外星电波信号，可能成为地球文明与地外文明沟通联系的首个渠道。
为星际旅行寻找参照点
据日本《大人之科学》杂志报道，发现更多的脉冲星，是射电望远镜的一个重要功能。2016年9月，中国FAST开启试运行，仅用两年时间就发现了59颗脉冲星。人类发现脉冲星的难度很大，需要极为先进的观测技术。射电望远镜能够在短时间内发现这么多脉冲星，足见其观测能力之强。
脉冲星具备位置、能量相对稳定的特点，因此可以作为星际定位的参照点。人类的星际旅行少不了要利用这种天体。脉冲星就是旋转的中子星，因不断地发出电磁脉冲信号而得名。从脉冲星中遴选出信号稳定的星体，可以应用于星际导航。所以，各国利用射电望远镜发现的脉冲星是多多益善的。
《大人之科学》指出，射电望远镜的另一个重要功能是收集宇宙微波背景辐射并进行分析，这对探索宇宙的起源具有重大意义。
报道形象地把原始宇宙描述成一个鸡蛋，它在微波炉里被加热，在瞬间炸裂，物质喷射的速度极快，并发出嘭的声响，声波向四周传递。随着时间的推移，微波炉中的温度降低，鸡蛋爆裂产生的声波也越来越弱——这就是宇宙微波背景辐射。
宇宙微波背景辐射的传播速度达到光速。在宇宙大爆炸初期，距离地球非常遥远的爆炸中心产生的辐射，要经过一定的时间才能传到地球。辐射产生的地点离地球越远，强度就越小。这就好比远处的喇叭声听上去不及塞在耳朵里的耳机声。宇宙微波背景辐射到达地球的时间，会随着距离的延长而增加。
试想一下，如果某一轮宇宙微波背景辐射是从距地球140亿光年的地方发射出来的，那么这一轮辐射就要经过140亿年才能到达地球。宇宙诞生至今有146亿年。也就是说，射电望远镜探测到的这一辐射，是宇宙诞生6亿年的时候产生的，通过它可以获取并分析宇宙诞生初期的信息。
从太空到地面
据美国《太空》杂志报道，人类用于探测宇宙的望远镜，按其部署位置可以分为太空望远镜（由卫星搭载在太空轨道上运行）和地面大型望远镜。两者都发挥着非常重要的作用。
对于太空中的科研设备来说，最大的考验莫过于极端温度。据美国航空航天局（NASA）专家介绍，太空望远镜在轨道上运行时，有时要经受零下243摄氏度的极低温度的考验。美国的哈勃望远镜虽然性能出色，但其因低温导致的故障令科学家头疼，NASA不得不耗费巨资进行维修。
为了让太空望远镜能在如此“冷酷”的条件下安然无恙地完成任务，科学家选用金属铍作为镜面主要材料。铍是地球上极轻的金属之一，且具有无与伦比的抗热胀冷缩性能，因此它能在很大的温度变化范围内保持稳定性。
太阳和地球散发出的热量对于太空望远镜来说也是严峻的挑战，即使微小的热量也可能使望远镜的电波探测受到干扰。因此，遮阳板是太空望远镜至关重要的组件。科研人员为新式太空望远镜制造的遮阳板多达5层，由高性能绝缘材料制成。
新式太空望远镜的“撒手锏”是科研人员为它开发的新装备——灵敏度极高的红外线探测器。它对电波非常敏感，能探测太空中极为微弱的红外线。另外，它的分辨率比以往的太空望远镜高。其探测器把光子转换成电子后，可生成高分辨率电子图像，传送给地面控制中心。科学家可以利用大型电子计算机远程控制太空望远镜，盯住想要观测的星体。在电脑指令的控制下，太空望远镜能同时观测多达上百个星系。
理论上说，卫星上的太空望远镜能找到上百亿个天体。在目前各国运行的太空望远镜中，基础型号能够同时观测1000个天体，而先进型号能够同时观测多达4000个天体。这些太空望远镜可以帮助科研人员探索更多的星系和星体。
射电望远镜的工作原理是把辐射在反射镜上的电波精确汇集到一点。望远镜的反射镜越大，收集到的电波就越多。因此，射电望远镜的口径直接关系到其探测能力。试想，在雨天把一个大漏斗和一个小漏斗同时放在室外，哪个能收集到更多的雨水呢？
太空望远镜由卫星搭载，在太空轨道上运行，其体积和质量都受到限制，自然难以配备大口径反射镜。因此，大型射电望远镜只能部署在地面上。
以中国FAST为例，其优势是太空望远镜无法相比的：首先是其接收面积大，数千块反射板组成的镜面，面积相当于30个足球场;其次是它采用高度智能化设计，由AI系统进行控制，可实现高精度定位观测。
南极：望远镜最佳部署位置
据美国《华盛顿邮报》报道，一些国家计划在南极制高点——冰穹A地区部署天文望远镜，利用得天独厚的环境条件进行太空观测。
南极冰穹A地区堪称全球最佳天文观测点。第一，那里的可观测时间长。其每年有135天是黑夜，且晴空时间多达90%以上，不仅可实现连续观测，还有利于观测到系外行星。第二，那里的大气环境可与太空媲美。冰穹A地区上空大气稀薄，晴冷、干燥、尘埃少，可使望远镜发挥出最大的效力。第三，那里的大气几乎不流动，风速小，平均风速低于2米/秒，从来没有4米/秒以上的风，最适合用望远镜进行观测。第四，那里虽然是南極海拔较高的地区，但属于高原，而非山地，其地势平坦，高低起伏两三米，适合部署大型望远镜。第五，那里是全球天空视角最大的地点，可以极大地提高观测效率。
据美国《太空》杂志报道，各国在南极冰穹A地区联合设置天文观测站，是一个可行的计划。人类目前开发的太空探测器，虽然能够直接接触一些星体，例如月球和火星，取得重要的探测成果，但这类探测器成本高昂，操控难度极大。在很长一段时间内，人类还要依靠望远镜来探测广阔的宇宙。它们是探索遥远的星体和地外文明的基础设备。
编辑：姚志刚 winter-yao@163.com