中国は世界最大の望遠鏡を建設した。そして観光客がやって来た

「このゴルフボールの中に入ることができたらいいな」とサブリナ・スティアーワルトさんは、他の電波天文学者グループとともに、中国の新しい平塘天文城の真ん中にある、実際には巨大なゴルフボールらしきものに近づきながら冗談を言った。

スティアーウォルトは少し酔っていて、かなり満腹で、さらに疲れていた。夜景は非現実的に感じられた。しかし、たとえしらふで、よく休んだ人でも、この宇宙をテーマにした、観光客向けの大都市のお菓子のような光景を理解するのは難しいかもしれない。

その夜、一行が街を歩き回っていると、まるで永遠に広がる宇宙を旅しているかのようだった。土星型のランプから発せられる光は、輪が支柱に固定され、まるで宙に浮いているかのようだった。スティアーウォルトが歩道に足を踏み入れると、足元のパネルが明るく輝き、流星の尾のように光の軌跡を残した。誰かが地上に星座を持ち込み、空の模様に合わせて地面の光を繋ぎ合わせたのかもしれない。

前日、スティアーワルトは南カリフォルニアから平塘天文城へ、世界最大の望遠鏡の科学者たちが主催する会議に出席していた。それは新しい名称だった。中国の500メートル口径球面電波望遠鏡（FAST）は、ちょうど1年前の2016年9月に完成したばかりだった。この星の神殿を、ほろ酔い気分で歩き回りながら、約40名の外国人天文学者たちは、この最高峰の望遠鏡の開発に協力するために中国にやって来たのだ。

しかし今のところ、彼らは望遠鏡本体を見ることはできない。望遠鏡は、約10マイル離れたカルスト地形と呼ばれる自然の囲い地の中に設置されている。まずはゴルフボールだ。

一行が近づくと、巨大な白い球体の入り口に赤い絨毯が敷かれ、インフレータブルアーチの上で虹色のドラゴンが守っているのが見えた。中では、黄色いプラスチックの成形椅子がずらりと並び、一行はシートベルトを締めた。照明が暗くなった。IMAX映画だった。アニメ風のナレーターがアニメのナレーションを担当している。人の形ではないが…何だったかな？スープボウル？

いや、違う、とスティアーワルトは気づいた。それは巨大な望遠鏡そのもののクリップアート版だった。小さな漫画のFASTが大きな漫画のFASTの周りを飛び回り、すぐ向こうにある壮大な工学技術の偉業を説明していた。4,450枚の三角形のパネルで作られた巨大な測地線ドームで、その上には受信機が天体からの電波を収集する場所があるのだ。

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中国は望遠鏡の建設に1億8000万ドルを費やし、当局は繰り返し、この望遠鏡によって中国は電波天文学の世界的リーダーになると宣言している。しかし、地方政府は近くの天文タウンにもその数倍の資金を投じ、ホテル、住宅、ブドウ園、博物館、遊び場、高級レストラン、そしてテーマに沿った照明器具など、様々な施設を整備している。政府は、こうした方法で望遠鏡を宣伝することで、歴史的に貧しい貴州省に観光客や新規移住者を呼び込むことを期待している。

これはある意味、この種の科学と経済発展が共存できるかどうかを試す実験と言えるでしょう。奇妙なことに、通常は意図的に共存しません。

電波望遠鏡の目的は、宇宙、つまりガス雲、銀河、クエーサーからの電波を感知することです。これらの天体からの電波は地球に到達する頃にはほぼ消滅しているため、天文学者たちは微弱な信号を拾うために巨大なアンテナを建造します。しかし、その大きさゆえに、携帯電話、衛星、レーダーシステム、スパークプラグ、電子レンジ、Wi-Fi、ショートなど、電気を使ったり通信したりするあらゆるものから発せられる電波に対して特に敏感です。科学者たちが電波望遠鏡を遠隔地、例えばウェストバージニア州の山岳地帯、チリの砂漠、オーストラリアの奥地などに設置するのは、無線周波数干渉（RFI）から保護するためです。

FASTの拠点はかつてまさに辺鄙な場所でした。国は、近隣の村人たちの近代的な設備が新しい貴重な機器の邪魔にならないように、数千人もの住民を強制的に移住させました。

しかし皮肉なことに、政府は、避難民の破壊された家屋からわずか数マイルのところに、天文学の町を建設しました。さらに、定住人口を数十万人増やす計画です。これは膨大な数の携帯電話を意味し、携帯電話はそれぞれ約1ワットの電力で絶えず電波を発しています。

特定の深宇宙からの放射が地球に到達する頃には、そのエネルギーは先頭に 24 個以上のゼロ、つまり 0.00000000000000000000000001 ワットとなることがよくあります。

FAST計画は長きにわたり構想されてきた。2000年代初頭、中国は数千マイルにわたってアンテナを分散配置した協調型電波アンテナ群「スクエア・キロメートル・アレイ」の誘致を目指していた。しかし、2006年に国際SKA委員会は中国の誘致を却下し、代わりに南アフリカとオーストラリアに分散型モンド望遠鏡を設置することを決定した。

中国の天文学者たちはひるむことなく、独自の強力な機器の製作に着手した。

2007年、中国国家発展改革委員会はこのプロジェクトに9000万ドルを割り当て、さらに他の機関からも9000万ドルが投入されました。4年後、中国で最も貧しい地域の一つ、南西部のカルスト丘陵地帯で建設が開始されました。中国では物事が速いのです。チームはわずか5年で望遠鏡を完成させました。2016年9月、FASTは公式オープン時に、1351光年離れたパルサーからの「ファーストライト」を受信しました。

1年後、スティアーワルト氏と他の訪問科学者たちは平唐に到着し、夜通し天文城を見学した後、仕事に取り掛かった。

FASTの開設は、科学研究というよりは儀式的な側面が強かった（試運転段階は公式には2019年9月までに終了する予定）。まだ完全な運用には程遠く、エンジニアたちは、例えば、望遠鏡の表面を押し引きして形状を整え、正確な方向と焦点合わせを可能にするモーターの改良に取り組んでいた。そして、この望遠鏡を運用する比較的新しい電波天文学者たちは、これほど巨大な研究機器の運用方法についてのアドバイスを渇望していた。

来訪した天文学者たちは、水素ガス放出、パルサー、強力なバースト、そして遠方銀河の解明に貢献してきた望遠鏡を用いて研究を行ってきました。しかし、彼らは単に分野の専門家というだけではありませんでした。多くの研究者は、複数の観測機器と大規模な調査、そして大規模かつ分散したチームを率いてきた、ロジスティクスの達人でした。スティアーワルト氏は相互作用する矮小銀河を研究しており、カリフォルニア工科大学（Caltech）/IPACのスタッフサイエンティストとして、各地の望遠鏡を活用しています。「それぞれがパズルの異なるピースを与えてくれます」と彼女は言います。光学望遠鏡は星を映し出します。赤外線観測機器は塵や古い星を明らかにします。X線観測装置はブラックホールを見つけ出します。そして、FASTのような単板電波望遠鏡は、銀河内部と周囲のガスの分布を解明できる、より広い視野を提供します。

そこで、電波天文学会議では、スティアーワルト氏と他の来賓者たちが、FASTが彼らの観測機器からどのように恩恵を受けられるか、また逆にFASTが彼らの観測機器からどのように恩恵を受けられるかを共有し、大規模プロジェクトの運営方法について話し合いました。この作業は、参加者が到着する前から始まっていました。「会議に先立ち、私は世界中を広く旅して、過去の大規模調査のリーダーたちと直接会いました」と、2016年夏から中国科学院で研究員を務めるマルコ・クルチョ氏は言います。

彼は会議の講演者、つまり同じリーダーたちに、それぞれの調査で何がうまくいかなかったのか、そして対人関係がどのように機能したのかについて話すよう求めた。「どのように組織を組織しましたか？」と彼は言う。「どのように協力し、どのようにコミュニケーションを取りましたか？」

こうしたフィードバックは、FASTにとって、その最初の、そしてそれ相応に壮大な目標の一つ、つまり天文学者が宇宙の様々な方向から同時に信号を収集するのを支援するという目標を達成するために特に重要となるだろう。彼らはこれを「Commensal Radio Astronomy FAST Survey（共生電波天文学FASTサーベイ）」、略してCRAFTSと名付けた。

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ほとんどの電波天文調査は、ガスの地図を作成し、パルサーを見つけ、銀河を発見するという単一の任務を担っています。これらの任務は、電波望遠鏡の皿の上に吊り下げられた受信機で信号を収集することで達成されます。受信機は宇宙の特定の周波数帯域を捉えるように設計されているからです。通常、各天文学者が同時に同じ受信機を使用することはありません。なぜなら、それぞれデータの取得方法が異なるからです。しかしCRAFTSは、単一の受信機の設定変更を中断することなく、これほど幅広い分野の科学者のために同時にデータを収集する初の調査を目指しています。

CRAFTSは、FMラジオの約10倍に相当する1.04ギガヘルツから1.45ギガヘルツの周波数帯の信号を検出する受信機を搭載しています。この周波数帯において、CRAFTSの観測によって、科学者たちは銀河内外のガス探査、パルサーの探査、謎の「高速電波バースト」の観測、詳細な地図の作成、そしてひょっとすると地球外生命体の探査まで同時に行うことができるかもしれません。「それは簡単そうですね」とスティアーワルト氏は言います。「望遠鏡を向けて、データを収集して、データから掘り出すだけです。」

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しかし、それは容易ではありません。パルサー天文学者は幅広い周波数範囲のQuickTimeサンプルを必要とします。一方、水素研究者は大量のデータを必要としませんが、細かい周波数の詳細を非常に重視します。さらに、それぞれのグループは観測データを調整し、較正します。まるで時速45マイル（約64キロ）で走行しているときに、スピードメーターが時速45マイル（約64キロ）を指していることを確認するようなものです。そして、それぞれのグループが用いる調整方法は異なります。

私たちが話を聞いたとき、クルチョ氏はグリーンバンクへの出張から戻ったばかりだった。そこで彼は、全員のスピードメーターが正しく設定できるかどうかをテストしていたのだ。「これはFASTの大きな遺産の一つになると思います」とクルチョ氏は言う。そして、全米科学財団が最近、米国で最も重要な単皿電波望遠鏡であるアレシボ天文台とグリーンバンク天文台への資金提供を大幅に削減したため、これは特に重要だ。両天文台は運用を継続しているものの、民間プロジェクト資金を調達する必要があるため、天文学者の提案にまとまった時間を割くことができなくなっている。別の大陸で時間を稼ぐことは、誰にとっても有益だ。

平塘県での会議の最後に、クルチョ氏と彼の同僚たちはCRAFTSの具体的な計画を提示し、来場者全員に提案された設計を承認する機会を与えました。「各グループは、必要に応じて、それぞれの科学目標に関して懸念事項を提起したり、修正を提案したりできました」とクルチョ氏は言います。

クルチョ氏によると、CRAFTS受信機に加えて、異なる周波数に感度を持つ受信機を6台追加する予定だ。これらを組み合わせることで、70メガヘルツから3ギガヘルツまでの電波を検出することができる。クルチョ氏によると、数千個の新たなパルサーを発見し（2018年7月時点で既に40個以上を発見）、銀河系内および宇宙全体における水素の詳細な研究など、数多くの価値ある科学的目標を掲げている。

「そこにたどり着くには、本当に膨大な量の作業が必要です」とクルチョ氏は言う。「でも、私たちはやり遂げています。」

しかし、FAST がその潜在能力を発揮するには、クルチョ氏とその同僚は工学上の問題を解決するだけでは不十分で、工学が作り出した問題にも対処する必要がある。

4日間にわたる電波天文学フォーラムの期間中、スティアーワルト氏と他の天文学者たちは、町と望遠鏡の間のカルスト地形を通る狭く曲がりくねった道をバスで上って、ついに実際の望遠鏡を見ることができた。

現場に到着するとすぐに、機器を無線周波数干渉から守るため、携帯電話の電源を切るように指示されました。しかし、鮮明なFASTデータを手に入れたい天文学者たちでさえ、撮影ボタンを押さずにはいられませんでした。「親切なツアーガイドが、携帯電話の電源を切るように何度も注意してくれました」とスティアーワルトは言います。「でも、誰も気にしていないようだったので、みんな写真を撮り続けてこっそり持ち出しました」。まあ、世界最大の望遠鏡ですからね。

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初期の頃は、時々電波が飛び散っても大した影響はなかったため、監視員の手が緩んでいたのかもしれません。電波干渉（RFI）を制限するため、この施設への一般観光客の立ち入りは1日3000人に制限されており、観光客はアンテナを見に行く前に携帯電話をロッカーにしまわなければなりません。クルチョ氏によると、この施設はほぼ毎日、訪問者数の上限に達しているそうです。

しかし、精密な科学機器を扱う施設にとって、観光や開発は複雑な問題となる。政府は望遠鏡から3マイル（約4.8キロメートル）圏内に「無線静穏区域」を設置する法律を可決し、無線周波（RFI）を発射する機器の立ち入りを厳しく制限している。携帯電話事業者やラジオ放送局は例外で、誰も送信免許を取得できず、施設内に入ると電子機器が没収される。「区域内には誰も住んでおらず、一般公開もされていない」とクルチョ氏は言う。ただし、地元農家など商業目的の者は特別許可を得て立ち入ることができる。政府は保護区域内に居住する村民に対し、現金、住宅、観光業やFAST支援サービスでの雇用を約束し、住民を移住させた。（ただし、2016年のAFP通信の報道によると、移住した最大500世帯が平塘省政府を相手取り、「補償なしの土地収奪、強制的な破壊、不法拘留」を訴えている。）

同国の民間航空局も航空交通の調整を行い、観測所付近に2つの飛行制限区域を設定し、2つの飛行経路を廃止、さらに3つの飛行経路を追加または調整しました。「航空機航法ビーコンからの無線電波はまだ確認できます」とクルチョ氏は言います。「しかし、航空経路を調整しなかった場合と比べると、はるかに少なくなっています。完全に静かな空を作るほどの広い空域を完全に確保することは不可能でしょう。」

結局のところ、目に見えない境界は力場のようには機能しない。外部から発せられる無線周波（RFI）はそのまま通り抜けてしまう。少なくとも、約10マイル離れた五つ星の観光ホテルにはWi-Fiがある。アメリカのパルサー天文学者によると、ツアーセンターからは望遠鏡に直接視線が通っているという。

クルチョ氏がこの仕事に初めて着任した当初は、天文学の町に滞在していました。「毎朝、一夜にして建つ新しい建物の数を数えていました」とクルチョ氏は言います。「6棟くらいはあったでしょう」

ある日、彼は目を覚ますと窓の外に5階建ての新しい建物が見えた。まさか、と思った。しかし、前日に撮った写真で確認すると、案の定、その場所には建物はなかった。

町の近くのトウモロコシ畑は、建設工事の粉塵で覆われていました。「生まれてこのかた、こんなものは見たことがありません」とクルチョさんは言います。しかし今では、トウモロコシ畑は姿を消し、ホテルや博物館、ショッピングセンターが立ち並んでいます。

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2017年3月の記者会見で、貴州省長は、2020年までに1万キロの新しい高速道路を建設し、さらに17の空港と4,000キロの高速鉄道路線を完成させると宣言した。これは、省がここに永住すると見込んでいる何十万人もの人々と観光客を収容するためでもある。望遠鏡自体を訪れることができるのは1日3,000人だけだが、天文タウンに滞在できる人数に制限はない。チャイナデイリーによると、貴州省改革発展委員会の副主任は、ここが「世界の主要な天文観光地帯」になると語った。「この町はここ数年、観光開発により信じられないほど成長しました」とクルチョ氏は言う。「これは私たちのRFI環境に影響を与えていますが、まだ管理できないほどではありません。」

クルチョ氏によると、FASTは地形のおかげでこうした人為的な干渉から守られているという。「望遠鏡と町の間には山がたくさんあります」とクルチョ氏は言う。地形が電波を遮る。峡谷でNPRを受信しようとしたことがある人なら、この現象を目にしたことがあるだろう。電波が望遠鏡に直接届かなくても、クルチョ氏によると、チームはその反響、つまり大気圏からの反射を観測できるという。

「ビジターセンターの人たちがカメラなどを使っていたので、そこからRFI（情報提供依頼）が分かります」と彼は昨年11月に語った（それ以降、取り締まりは強化されているようだ）。「日中のRFIは夜間よりもはるかにひどいです」と彼は付け加えた。これは主に現場でエンジニアが作業しているためだ（試運転が終われば改善されるはずだ）。しかし、観光客向けの仕掛けはFASTのスタッフが運営・開発しているわけではなく、様々な政府機関が行っているため、FASTは実際には彼らの行動をコントロールする権限を持っていない。

世界中の電波天文学コミュニティは懸念を抱いている。「人々がおもちゃを持ち込むなら、間違いなく電波干渉（RFI）が発生するでしょう」と、グリーンバンク天文台のRFIエンジニア、カーラ・ボーデット氏は言う。彼女は、人々が意図せずして電波の空を観測できるようにするためにキャリアを費やしている。グリーンバンク自体は、半径10マイル（約16キロメートル）の厳格な電波防護区域の中心に位置しており、Wi-Fiどころか電子レンジさえも通っていない。

RFIに対処する方法は他にもあり、クルチョ氏によると、FASTには干渉対策に特化したエンジニアチームが常駐しているという。最も強力な干渉を検知できる解決策の一つは、FASTの支持塔の一つに小型アンテナを設置することだ。「小型アンテナが大型アンテナと同じRFIを観測するという考え方です」とクルチョ氏は言う。「そうすれば、原理的にはデータからRFIをリアルタイムで除去できます。」

他の望遠鏡では、天文学者たちが汚れたデータを識別、抽出、補正できる機械学習アルゴリズムを開発しています。結局のところ、すべての望遠鏡は人間による汚染を受けています。たとえ隣にショッピングモールがなくてもです。通信衛星が頭上を通過するのを防いだり、レーダービームが山を越えて逆方向に反射するのを防いだりすることはできません。そもそも観光地を建設しないと決めることはできますが、建設の波が一度頂点に達したら、それを止めることはおそらく不可能でしょう。

電波天文学フォーラムの夜、スティアーワルト氏と他の天文学者たちは開発地区を散策した。彼らの高級ホテルの向かいでは、巨大なショッピングモールが建設中だった。当時はまだ足場が組まれていたが、毎晩工具から火花が散っていた。「だから、『旅行が終わる頃にはショッピングモールで買い物ができるかな』なんて冗談を言い合っていたよ」とスティアーワルト氏は言う。

会議が終わり、スティアーウォルトはバスに乗って空港へ戻った。目に映る光景に畏敬の念を抱いた。窓の外に広がる起伏に富んだカルスト地形は、プエルトリコの風景に似ていた。彼女は大学院時代の研究で、300メートルのアレシボ望遠鏡を何週間も使っていたのだ。

飛行機のチェックインをしようとした時、彼女はどこに行けばいいのか、何をすればいいのか分からなかった。係員が彼女のパスポート番号を間違って書いてしまったのだ。

天文学者の若い中国人男性が、彼女が苦労しているのを見て近づいてきた。「君の飛行機に乗っているよ」と彼は言った。「君が乗れるようにするよ」

二人は次々と別の話題――人生や科学――について話し始めた。「私は自分の天文学の状況を話していたんです」と彼女は言う。仕事はいくらあっても足りないし、研究資金も足りないし、友達との競争も避けられない。「彼にとっては、全く違うんです」

彼が暮らす国は、電波天文学者を絞り込むのではなく、コミュニティを活性化させることを目指している。既存の望遠鏡への資金提供を打ち切るのではなく、野心的な望遠鏡を支援（そして推進）したいと考えている国だ。中国は望遠鏡を中心とした観光経済の構築を目指しているだけでなく、電波天文学を中心とした科学文化の育成も目指している。

後者は確実な賭けのように思える。しかし、前者はまだ不確実だ。観光経済がFASTの科学的成果にどのような影響を与えるか（良くも悪くも）も同様だ。「CRAFTS調査があらゆる電波天文学者を、つまりあらゆる分野の人々を幸せにしようとしているように、これは『皆を幸せにできるか？』という真の試金石となるだろう」とスティアーウォルト氏は言う。「望遠鏡のすぐ隣に、携帯電話や電子レンジを使うことを許さない、繁栄した天文学の街を作ることができるだろうか？」

今のところ、誰も分からない。しかし、貴州省における他のあらゆる出来事のスピードを見れば、すぐに全てが明らかになるだろう。

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