許多人一提起射電望遠鏡就充滿了擔憂的情緒，因為他們很容易就聯想到巨大的雷達、《三體》裡的外星文明、紅岸基地，覺得射電望遠鏡發出的電波有可能向太空暴露我們太陽系甚至地球的座標，從而招致強悍外星文明的入侵。
人類的座標會被洩漏嗎？
這種擔心是可以理解的，因為射電望遠鏡與雷達長的確實很像。
準確地說，射電望遠鏡它就是半部雷達。
雷達是什麼？
雷達是一套無線電發射和接收設備，它通過不斷向目標發射電磁波束、再接收反射回來的電磁波，分析目標的方位角度、距離和運動方向。
雷達
由於光也是一種電磁波，所以我們可以將雷達比作一個手電筒。當我們打開手電向外發出一束光，光照射到物體後會向各個方向散射開來，其中一部分光會反射回來被我們看見。
如果我們閉上眼睛，能不能看到物體？當然不能。手電筒是發射器，它負責發出光；眼睛是接收器，負責接收反射光。於是我們看到了被照亮的物體。
雷達的天線既是發射器同時也用來充當接收器。當它向外發射電磁波時，接收器處於關閉狀態；而在接收回波時，發射器不會工作。
雷達原理
比如說我們常見的多普勒氣象雷達，它的發射功率通常高達450千瓦，這不表示它一個小時要用450度電。因為雷達每個發射脈衝僅持續約0.00000157秒，接下來有0.00099843秒是“收聽時間”。也就是說，雷達每小時僅 “開啟”7秒，剩餘的59分53秒都用於監聽返回的信號。
雷達發射出去的是一束固定特徵的波，目標反射回來的是一組複雜的波，回波攜帶著目標疊加的特徵信息，這些信息只有被計算機處理後我們才能看懂它是什麼意思。
雷達圖像
射電望遠鏡只是半部雷達
儘管長得與雷達很像，但射電望遠鏡充其量只能算是半部雷達，這到底是什麼原因呢？
因為射電望遠鏡不能向外發射電磁波，它名字中的“射電”二字只代表著這是一套接收太空射頻電波信息的設備。
我們在前節將雷達比作你拿著手電筒照射物體，絕大多數射電望遠鏡的天線不能“照亮”天體，它只是一隻巨大的“眼睛”，用來觀看從遙遠天體射來的光。
射電望遠鏡只接收信號
當你在暗夜裡用手電筒照射四周，別人很容易就能發現你，因為你發射出了強光。而如果你只是躲藏在暗處用眼睛觀察，別人就很難確認你的位置。
雷達就像是黑夜中的強光手電，而射電望遠鏡好比是一個巨大的、視力極佳的眼睛，可以“看”到幾十億光年外星球的律動。
手電筒會暴露你自己
射電望遠鏡是如何工作的？
前節提到，射電望遠鏡是依靠接收遙遠天體發射的電磁波來觀察宇宙的。它沒有能力、也沒有必要向太陽系以外的天體發射強大的電磁波信號，因為這些天體距離我們動輒達幾萬甚至幾億光年，即便是我們有能力發射出強大的波束，要等到信號反射回來也是十萬或十幾億年之後了，到時候人類還存不存在都要打一個大大的問號呢！
與其它種類的望遠鏡不同，射電望遠鏡研究的是天體發射的無線電頻率，也就是頻率範圍在20kHz~300GHz（波長約15km~1mm）範圍內的射頻信號，這大約是在音頻頻率的上限和紅外頻率的下限之間。大氣層對這個範圍內的信號幾乎是透明的，電磁波不會被空氣吸收。
大氣層對射電頻率透明
當遙遠天體發出的電磁波穿越太空照射到地球時，其中的一部分會被射電望遠鏡的天線接收。拋物面天線會將電磁波匯聚、反射到焦點處的副反射器，再由副反射器將信號投射到饋電器。
饋電器收集到的信號依然是極其微弱的，它將通過電纜輸送到一個專門的放大器進行信號放大、過濾雜波，隨後由計算機進行處理以形成波形。
射電望遠鏡系統
射電望遠鏡接收到的通常都是電波信號，我們看到的某些太空圖像是計算機通過將大量接收到的電磁波信號按照方位的強弱來進行排列，最後拼合形成一組馬賽克圖像。也就是說，天文學家們所看到的遙遠天體的信息與他們給公眾看的圖像完全是兩回事。比如說下圖就是1967年通過射電望遠鏡首次收集到的脈衝星證據，它看起來就是一張複雜的“心電圖”，也只有天體物理學家們能夠讀懂它。
首次發現脈衝星的證據
如果我們將雷達波射向太空，能招來外星人嗎？
也許能。但這需要滿足一些條件。
首先，你需要有極強大的能量。就像科幻小說裡講的“需要將恆星的能量借過來放大的信號”，如此它才能傳遞到足夠遠的地方。因為按照平方反比定律，信息傳遞得越遠，它的強度會呈指數級下降。目前人類最靈敏的射電天線也只能分辨遙遠中子星或類星體發出的信息，相比之下我們能發出的無線電信號實在是太弱了，還沒出太陽系就被淹沒在宇宙雜波之中。
射電望遠鏡相干觀測
其次，外星人的接收設備要足夠靈敏，並且他們正有意識地搜索太陽系。
第三，外星人需要在“附近”。如果他們距離我們在幾百光年以外，即便是接收到了地球發出的信號也是幾百年以後，並且他們無法很快到達這裡。
說到這裡你應該明白了：儘管看起來外形相似，也都是巨大的無線電設備，但射電天文望遠鏡與雷達卻不是一回事。雷達依靠發射電磁波來探測目標，射電望遠鏡則只默默地接收電磁波。即便是世界上最大的500米口徑射電望遠鏡FAST全功率開機，它也僅僅是個宇宙的傾聽者，任何人都無法發現它，更不用說循跡而來，找到地球在銀河系中的位置了。
500米直徑射電望遠鏡FAST
你還是把心放回到肚子裡去吧！
閱讀更多 老粥科普 的文章
