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射电天文学诞生于20世纪30年代初。1932年，美国无线电工程师卡尔·央斯基
(Karl Guthe Jansky，1905-1950)用无线电天线探测到了来自银河系中心（人马座方向）的射电辐射，人类打开了传统光学波段之外进行天文观测的第一个窗口。 射电望远镜通过接收来自宇宙中的电波信号来获取并分析各种信息。射电望远镜由定向天线或天线阵、馈电线、高灵敏度接收机和记录仪等部分组成。天线或天线阵将收集到的天体电波，经过馈电线送到接收机上；接收机具有极高的灵敏度和稳定性，它将微弱的天体电波高倍放大后进行检波，再将高频信号转变为低频形式记录下来。射电望远镜按天线结构的不同可分几个类型，如抛物面天线，射电干涉仪，甚长基线干涉仪和综合孔径系统等。这些技术是20世纪60年代后发展起来的。（左图为目前全球最大的射电望远镜——位于美国波多里格的Arecibo，305米口径天线，天顶扫描角20°） 500米口径球面射电望远镜（Five
hundred meters Aperture Spherical Telescope，简称FAST）是国
FAST的技术设计方案集成了目前几乎所有可能的先进技术思想，提出了创新性的主动反射面及光机电一体化馈源支撑方案，它将在以下六方面实现科学和技术的重大突破： * 观测中性氢线及其他厘米波段谱线，开展从宇宙起源到星际物质结构的探讨； * 对暗弱脉冲星及其他暗弱射电源的搜索； * 作为地面及空间甚长基线干涉VLBI的一个巨大单元； * 高效率开展对地外理性生命的搜索； * 为我国自己的深空探测计划提供一个高灵敏度、高分辨率的地面跟踪与遥控基地； * 发展为新的巨型射电望远镜的模式。国际上在上述领域中的一些重大发现，曾导致5项诺贝尔奖的产生（近30年来天文学共获7项诺贝尔奖）。 FAST作为一个多学科基础研究平台，有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体。能用一年时间发现约7000颗脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律；有希望发现奇异星和夸克星物质；发现中子星——黑洞双星，无需依赖模型精确测定黑洞质量；通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波；作为最大的台站加入国际甚长基线网，为天体超精细结构成像；还可能发现高红移的巨脉泽星系，实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破；用于搜寻识别可能的星际通讯信号，寻找地外文明等等。 FAST在国家重大需求方面有重要应用价值。把我国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星到达时间测量精度由目前的120纳秒提高至30纳秒，成为国际上最精确的脉冲星计时阵，为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。进行高分辨率微波巡视，以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号，作为被动战略雷达为国家安全服务。作为“子午工程”的非相干散射雷达接收系统，提供高分辨率和高效率的地面观测；跟踪探测日冕物质抛射事件，服务于太空天气预报。 有了FAST，边远闭塞的黔南喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心，成为把贵州展现给世界的新窗口。以FAST为主体的天文科普基地将推进我国西部、甚至全国的科普工作，教育青少年、宣传公众与决策层，为科教兴国的长远战略目标服务。 FAST建成后还将作为SKA（1993年由包括中国在内的10国射电天文学家联合倡议、筹划建造接收面积为1平方公里的巨型射电望远镜，耗资约10亿美元）的先导单元，争取说服国际天文界最终将SKA定位于中国。FAST建在贵州，将会对我国西南贫困山区的经济发展和社会繁荣产生不可估量的影响，为国家西部开发战略贡献力量。 FAST对Arecibo型天线的重要创新在于主反射面面板的主动性，以此实现望远镜的宽频带和全偏振能力；馈源及其支撑系统的简化，使FAST对天体和航天器的跟踪范围得到大大的扩充。（右图为FAST创新设计方案：1—主反射面, 2—馈源, 3—Stewart平台, 4—馈源舱, 5—悬索, 6—滑轮, 7—支承塔, 8—缠绕轮及伺服系统） FAST总体性能如下： 台址：经度~106°E，纬度~26°N，海拔~1000 米 反射面口径：~500米，球冠开口~120°，球面曲率半径~300米 有效照明口径：~300米 最大天顶角：50° 工作频率（GHz）：0.3~1.72, 2.15~2.35, 2.8~3.3, 4.5~5.1, (5.7~6.7, 8.0~8.8) 指向跟踪精度：4角秒 1、台址勘查与开挖：查清台址工程地质和水文地质条件，开挖清理洼地，使其满足望远镜建设的需要。 2、主动反射面：建设上万根钢索和数千个反射单元组成的球冠型索膜结构，口径～500米, 球冠张角110-120°，变形抛物面的均方差为5毫米。 3、馈源支撑系统：建设公里尺度的钢索支撑体系，在馈源舱内安装并联机器人用于二级调整，最终调整定位精度为10毫米。 4、测量与控制：建设洼地中基准网和基准站，激光全站仪和近景测量系统，百米距离测量精度2毫米。采用现场总线技术实现数千点自动控制。 5、馈源与接收机：研制高性能的多波束馈源接收机，频率覆盖70MHz-3GHz。研制馈源、低噪声致冷放大器、宽频带数字中频传输设备、高稳定度的时钟和高精度的频率标准设备等。配置多用途数字天文终端设备。 6、观测基地建设：建立望远镜观测室、终端设备室、数据处理中心、各关键技术实验室、办公楼和综合服务体系等约7600平方米。 新中国成立以后，我国的射电天文学研究开始起步，早期只有一些观测太阳射电的小型设备，上个世纪80年代后陆续建成四台投资过千万元的中型设备：密云综合孔径28x9 米望远镜、青海德令哈13.7米毫米波望远镜、上海佘山25米射电望远镜和乌鲁木齐南山25米射电望远镜。这些望远镜的设备虽然处于目前国际上的中、小水平，但它们在巡视与监测等课题方向都作出了国际水平的成果。例如，密云综合孔径望远镜产出了国际上最完备的低频星表（MYC 327MHz），青海13.7米毫米波射电望远镜发现了近百颗水脉泽源及大量的CO分子谱线，上海和乌鲁木齐的两台25米射电望远镜正式加入EVN（欧洲VLBI网），成为国际一流设备的一部分。
上左：国家天文台密云综合孔径射电望远镜；上右：新疆南山25米射电望远镜
上左：青海德令哈13.7米毫米波射电观测站；上右：上海天文台佘山25米射电望远镜 1993年8月26日，在第24届国际无线电科联（URSI）京都大会上，澳、加、中、法、德、印、荷、俄、英、美10国天文学家根据对射电望远镜综合性能发展趋势的预测，联合建议筹建接收面积为1平方公里的大射电望远镜阵（Large Telescope，简称LT，1999年易名SKA），并成立了URSI大射电望远镜工作组（LTWG），协调各国对LT的科学动力﹑工程概念﹑技术可行性及总体造价的研究。 1994年，中国天文界以北京天文台为核心，包括中科院、国家教育部、原电子工业部 1994年4月，北京天文台开始在贵州进行LT（SKA）选址（右图）。 1995年10月，我国在贵州成功主办了国际大射电望远镜工作组第3次会议(LTWG-3)。会议组织了对贵州普定、平塘喀斯特地形的实地考察，引起了国外专家浓厚的兴趣。 1995年12月，LT（SKA）中国推进委员会在国家天文台举行成立暨第一次LT（SKA）学术年会，展开对贵州洼地台址、各种潜在或新型宽带馈源、无平台索支撑、球反射面结构、天线总体电气性能等的多方向探索。 1997年7月，LT（SKA）中国推进委员会提出了LT（SKA）中国工程概念先导单元——由我国独立建造一面世界最大单口径球面望远镜(即现在的FAST)的创新方案的初步设想，对FAST的科学目标、台址、主动反射面、馈源索支撑、天线总体电性能、测量与控制、接收机系统等开展了多学科交叉研究。 1998年2月，FAST建议得到了陈芳允、杨嘉墀、王绶琯、陈建生等院士的支持，并联名致信中科院院长路甬祥，路院长在批示中认为：“FAST可作为中科院 ‘十五’大型国家装置的候选”。 1998年3月，FAST总体组对英国进行了寻求FAST项目合作的访问，得到英国皇家天文学会(RAS)、剑桥大学、曼彻斯特大学、英国粒子物理与天文委员会(PPARC)的积极响应。 1998年4月，LT（SKA）召开学术年会，FAST工程概念在会上明确提出，认证了其中的关键技术：贵州喀斯特洼地台址、主动球反射面和光机电一体化馈源索支撑等。FAST项目委员会正式成立，界定了全国20余研究单位组成的相关研究组，以集中对上述关键技术进行可行性研究。 1999年3月，中科院在各天文台站的基础上组建了国家天文观测中心作为国家天文台的筹备单位。 1999年3月，FAST预研究作为中科院首批“创新工程重大项目”立项，并得到中科院及科技部的支持。
1999年10月，中国应邀加入了ISSC，FAST项目组与荷兰、英国、德国、澳大利亚、加拿大、美国、印度、瑞典、俄罗斯、乌克兰、波兰、日本等国的一些研究所建立和发展了广泛的国际合作。 2000年4月17-21日，国际天文联合会182次专题学术研讨会(IAU Coll.182)在贵阳举行。会议主题为“射电源和闪烁：射电天文中的折射和散射”，来自荷兰、德国、美国、加拿大、英国、澳大利亚、俄罗斯等国家及地区的40余名学者和中国的50多位专家出席了会议。会上，中国科学家重点介绍了FAST计划及相关研究的进展情况。与会代表专程到FAST的拟选建造场地之一——贵州普定尚家冲进行了实地考察。 2000年7月9日，FAST的两项关键技术“主动球反射面”和“馈源支撑”取得突破（1999年开始预研究），下一步将制作望远镜的缩小尺寸模型。FAST的反射面由约1800个15米的六边形球面单元拼合而成。球面反射面被照明部分实时拟合成一个瞬时抛物面，与所有其它射电望远镜不同，此方案改正了球差，简化了馈源，克服了球反射面线焦造成的窄带效应。“主动反射面”，为“FAST”预研项目的一部分。通过对主动面板结构、支撑系统及控制系统的研究，以实现大型射电望远镜的主动主反射面的新思想，即实时地改变被馈源照明的部分球面反射面的形状以拟合旋转抛物面。该课题已完成1:3的实体模型。 2001年2月14日，FAST的预研究项目“主动反射面缩尺模型”在上海通过专家委员会验收。主动反射面是大射电望远镜研制的三大关键技术之一，主要用于接收来自天外极其微弱的电磁波信号。该模型是按FAST每单元1∶3的比例缩小，由铝合金反射面板、支撑反射面板的背架、反射传动电磁波的触动器和触动器支架四部分组成，长15米、高7米、重达20吨。由同济大学和南京天文仪器中心设计。FAST的另外两项关键技术——收集电磁波信号的光机电一体化馈源支撑系统和整个系统涉及的高精度测量与现代控制方法，正在积极研制之中，西安电子科技大学、清华大学、中国科学院数学与系统科学研究院、力学研究所、北京理工大学等众多单位参与了研制。
2002年2月，“FAST馈源支撑与指向跟踪系统的光机电一体化设计仿真与实验研究”通过了中科院组织的专家鉴定，获得了同行专家的一致好评，为FAST先导模型的实现奠定了基础，扫清了关键技术障碍之一。 2002年9月，FAST被列为中国科学院“重要方向性项目”，启动了对FAST关键技术的优化研究，以简化设计、提高可靠性、可维护性和降低全程造价。新的“索网主动反射面”方案力学仿真和模型设计、相位阵多波束馈源的国内外联合设计正在进行中。 2002年11月，贵州大学受国家天文台和贵州省科技厅委托，开始进行FAST在贵州的第二轮台址普查。 2003年7月13-26日，在悉尼举行的第二十五届IAU GA大会上，FAST项目曾被多次提及，显示该项目已在国际天文界具有了很高的显示度。 2003年8月26-27日，国家天文台召开“FAST分块式主动反射面缩尺模型改进实验”验收会。验收委员会听取了同济大学和南京天文光学技术所FAST团组的研制报告，实地考察了模型现场，查看了测试报告。验收委员会认为，FAST相关课题提出的三种反射面背架结构：预应力张拉背架、一体化反射面背架和面板、桁架式背架，及优化的两种促动器极其补偿连接头是在理论分析的基础上精心设计的，并完成了对应1：3模型、促动器可靠性和寿命加速实验。优化的缩尺模型在多种工况下实验均达到FAST主动反射面总体要求，为FAST项目的最终实施提供了重要依据。专家还对FAST总体新提的“索网支撑反射面”设想，包括索系基本构形、变形控制方略、索网力学分析和索工程等进行了讨论。认为它将大大减化反射面结构，避免洼地土木工程，提高望远镜运行可靠性、可维护性，降低反射面造价。验收委员会建议保留分块式主动反射面模型并维持其运行，以便为后续研究提供实验平台。 2003年10月29日，中科院基础局在清华大学组织了“FAST移动小车-馈源稳定平台耦合系统50米模型”验收会。作为FAST关键技术之一的馈源支撑技术取得突破，由柔索支撑小车—Stewart平台构成的FAST馈源支撑系统，在500米范围内实现馈源毫米级空间定位的可行性得到确认。验收专家组认为，经过两年的理论研究和模型试验，清华研究组完成了与中科院国家天文台签定的合同书中规定的研究任务，取得的研究成果对FAST工程立项具有重要的参考价值。 2003年12月，用于FAST选址的贵州大于500米口径的56个候选洼地及几何参数优化软件完成。 2004年11月3日，“FAST动态测量关键技术研究”课题在郑州通过验收。验收组由国家天文台、武汉大学和解放军信息工程大学的专家组成。验收组听取了课题结题报告，经讨论一致认为：该课题组通过原理研究和相应的实验，对载波相位干涉测量技术用于FAST的可行性，得出了客观、可靠的肯定性结论；对全站仪动态测量核心技术如时间稳定性、采样频率、测量精度等进行深入研究，给出了该技术最终可以达到的技术指标和性能；研制了小型FAST动态测量实验平台及拉杆式传感器的接触测量系统，作为全站仪和其他测量技术的动态测量检测手段，可实现对全站仪测量时滞的精化研究。 2005年3月16-21日，SKA操作委员会第13 次会议（ISSC-13）在贵阳举办，包括国际天文学会主席Ekers教授、SKA主席Diamond教授、SKA台长Schilizzi教授在内的15个国家的32位外宾出席了会议。SKA台址评估与选择委员会成员已对澳大利亚、南非两个国家的台址分别进行了实地考察。此次会议的一项重要议程就是对SKA中国贵州安顺市普定县尚家冲台址进行了实地考察。 2005年3月，在国家自然科学基金会重点项目、中科院重要方向性项目和国家天文台的经费支持下，FAST开始建造50米整体模型，各相关子系统也开展了研究。 2005年9月23日，中科院在北京组织了FAST项目建议书专家评审会。专家组由苏定强院士等19位专家组成。会议听取了FAST项目建议书的总体报告和五个子系统报告（台址综合评估；主动反射面；馈源支撑系统；测量与控制；接收机部分），天文台组织二十几个相关单位进行 2005年9月23日，在首届中英望远镜技术和天文学研讨会上，英国“粒子物理和天文学研究理事会”主席马丁沃德教授（右图）对中国的FAST计划高度赞赏，他表示英国愿意利用其领先世界的接收器技术参与这项工作。双方进一步讨论了开展建造FAST的合作，约10位英国著名天文学家参加了研讨会。 2005年11月4日，院长办公会审议确定FAST项目进入实际的规划、论证和组织实施阶段，特批了人员指标和千万元的经费支持，2005年11月28日天文台正式成立了FAST项目指挥筹备组。至此，历时11年的FAST项目进入了新纪元。 2005年12月6日，在密云建造的FAST 50米模型（2005年3月始建）反射面顺利铺设完工。在未作任何调整的情况下，各节点坐标实测位置与理论值相差在1厘米之下，好于原来预期，索网支撑主动反射面方案思想、设计和制造非常成功。这一模型完成之后，将通过对脉冲星和中性氢的实验观测，演示FAST的各项关键技术，成为FAST进一步整体优化和初步设计的平台。（左图为密云FAST50米模型现场照片）
2006年7月15日，FAST项目正式决定选址贵州平塘。 2006年8月，在英国展开的国际天文学联合会第26届大会(IAU 26th GA)上，在五种各国提出的SKA具体方案中FAST名列榜首。 2006年9月29日，中科院将FAST立项建议书正式上报国家发改委。 2006年10月18-19日，中科院基础局召开了院重要方向性项目“FAST关键技术优化研究”验收会。验收专家组听取了项目组验收报告和测试组提交的测试报告，并对密云站FAST 50米模型（右图）进行实地考察。专家组认为：项目各课题的任务已经完成或超额完成，达到技术要求指标。相关研究成果确认和推动了FAST关键技术的工程方案,为未来FAST的工程设计和建设奠定了基础。所建造的模型为FAST关键技术提供了一个长期实验平台。希望有关部门给予科研经费支持，利用FAST密云模型开展深入研究，引进优秀人才。并建议项目组尽快开始初步设计，争取尽快批准立项。 2006年11月10日，中咨公司组织部分评估专家对FAST密云模型、16-17日对贵州台址进行了现场考察，并召开了工作会议。
2006年11月21-23日，FAST立项评估会在北京召开。评估专家组由6位中国科学院和中国工程院院士、8位设计大师和相关领域知名专家14人组成。专家组听取了FAST项目总体、科学技术方案、投资估算以及贵州相关工作的4个报告，分组讨论了项目经费估算。专家组对FAST项目提出了七点评估意见。中咨公司要求FAST建设单位书面答复专家组提出的问题、建议，按设计规范修改立项建议书。
2007年1月，国家天文台与德国MT公司和TUD大学签署了合作研究协议，共同开展FAST馈源支撑1：1原型进行全过程的数值仿真。馈源柔性索支撑系统是FAST的三大创新之一，其包括一级粗调柔性悬索系统和馈源舱内的二级精调平台。"6塔6索拖动悬吊在150米高空的FAST馈源舱体在200米范围内跟踪运动，馈源6自自由度刚体实时定位10毫米以下"，是极具挑战性的难题。馈源支撑系统的500米尺度限制了进行原型模型实验的可能性，基于虚拟样机技术建立1：1 的馈源支撑系统数值仿真模型，并进行仿真实验，它具有费用低廉、周期短、易于修改参数、便于不同方案之间的比较等优点。国家天文台派出人员赴德学习和参与研究，经过6个月的共同工作，基于ANSYS和MATLAB/SIMULINK软件包，建立了数值仿真模型的基本框架，运行模型得到初步结果，11月底形成完整的中英两个版本的技术文档。初步仿真结果表明，在4米/秒风速下，运行跟踪工况，一次索支撑定位精度小于10毫米，二次精调开动后，馈源定位精度小于5毫米，满足FAST的天文观测要求。此结果与多年来开展的严格相似律控制的FAST馈源支撑模型试验结果相吻合。学习和掌握完整的仿真技术后回国继续推进研究。
2008年6月，FAST“馈源支撑系统全过程数值仿真(End-to-end simulation)”取得突破性进展。在原有一级粗调柔性悬索系统仿真模型的基础上，建立起包括AB轴转向机构、Stewart平台和主动质量阻尼器的二级精调平台详细机构模型，以及相应的驱动器、控制器和传感器模型，从而得到了结构完整的FAST馈源支撑系统仿真模型。此项核心关键技术的研究正在继续深入，向国际尖端的索驱动并联机构相关应用技术领域延伸。比如，与企业合作开展运动馆跟踪摄像机、集装箱码头吊车等产品的虚拟工程样机研究，提高我国在相关重大技术领域的研究实力，并且可以大大节省产品预研的开支。该项研究通过国际合作掌握仿真核心技术，逐步自主开展工作，并取得创新成果，是引进、吸收、再创新的典范。 2008年9月9-11日，FAST机械结构及防腐蚀国际咨询会 (International Advisory Conference on Mechanical Structure and Weather Resistance of FAST) 在国家天文台召开。会议邀请了哈尔滨工业大学沈世钊院士、美国国立射电天文台GBT望远镜的结构总工程师金宜忠、高级工程师Dennis Egan、加拿大DRAO的高级工程师Bruce Veidt博士及国内十家合作单位参加。FAST项目首席科学家南仁东总工程师作了FAST总体介绍，各系统负责人也分别汇报了项目进展情况。会议就FAST的机械结构及防腐蚀问题进行了深入探讨和交流，提出了很多有价值的建议，为FAST初步设计提供了重要的技术参考，也为下一步的工程建设和国内外合作奠定了基础。国内外同行介绍了他们在铝合金背架方面、表层防护方面的成功经验，与项目组人员讨论了面板设计和跟踪节点耳板、索头孔镀铜（或镀铬）等技术。会议期间，与会人员参观了FAST项目的密云模型。
2008年10月31日，国家发展和改革委员会下发了《国家发展改革委关于500米口径球面射电望远镜国家重大科技基础设施项目可行性研究报告的批复》，原则同意评估调整后的500米口径球面射电望远镜（FAST）项目可行性研究报告，并将 2008年12月12日，中科院和贵州省发改委在北京召开“500米口径球面射电望远镜”国家重大科技基础设施建设项目的初步设计及概算专家评审会，专家评审组一致通过了项目的初步设计和概算。FAST初步设计完成了主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、馈源与接收机系统、土建及配套设施等设计，符合国家发改委对可行性研究报告批复的有关技术指标要求，概算总投资73263万元。 2008年12月26日，FAST工程奠基仪式在贵州省黔南州平塘县大窝凼洼地举行（右图）。中科院副院长詹文龙院士、贵州省副省长蒙启良、中科院秘书长李志刚以及贵州省政府、国家科技部、自然科学基金委、工业信息化部、中科院国家天文台、FSAT项目合作单位、贵州省直有关单位和高校、黔南州有关领导出席奠基仪式。 》》详细介绍
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