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世界第一!中國建成觀天巨眼FAST射電望遠鏡

收藏 發給朋友 來源: 人民日報微信公眾號   發佈者:Leila
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時間:2016年7月03日 12:27

7月3日上午10時許,在貴州省黔南布依族自治州州平塘縣克度鎮金科村「大窩凼」窪地,隨著中國科學院國天文台台長嚴俊一聲令下,世界最大的單口徑望遠鏡FAST的最後一塊反射面單元在隆隆的鞭炮聲中緩緩起吊,在完成了二次空中轉接並用纜索吊下滑到指定位置後,被順利安裝在索網上。

這標誌著「觀天巨眼」FAST的主體工程順利完工!

FAST的英文全稱為「Five-hundred-meterAperture Spherical radio Telescope」,漢語即「500米口徑球冠狀主動反射球面射電望遠鏡」。作為我國重要的大科學裝置,FAST是「十一五」國家重大科技基礎設施建設項目,旨在建造世界第一大單口徑射電望遠鏡,以實現大天區面積、高精度的天文觀測。

FAST將大大提升我國空間探測能力

根據建設規劃,FAST將被應用於尋找和研究宇宙中的脈衝星等方面。專家介紹,脈衝星就像天體物理實驗室,可以研究一些特殊天體物理和宇宙演化現象。如果發現脈衝星與黑洞組成的雙星系統,科學家可以利用脈衝星去研究黑洞周圍時空。此外,脈衝星也非常精準的時鐘,對於深空探測具有重要意義。

事實上,脈衝星、類星體、星際有機分子等重要天文發現都與射電望遠鏡有關。諾貝爾獎歷史上明確基於天文觀測的10項獲獎成果中,有6項出自射電望遠鏡。此外,500米口徑球面射電望遠鏡的建成使用,可以將我國空間測控能力由月球同步軌道延伸到太陽系邊緣,將為我國火星探測等深空研究奠定重要基礎。

FAST射電望遠鏡到底有多牛?

獨門絕技一:大口徑 看得遠

射電望遠鏡最重要的指標參數就是靈敏度。靈敏度越高,望遠鏡探測微弱無線電的能力越強。而要想提高靈敏度,就需要擴大射電望遠鏡的口徑。FAST的口徑達到了世界之最——500米。理論上說,FAST能接收到137億光年以外的電磁信號,這個距離接近於宇宙的邊緣。

據中科院國家天文台副台長鄭曉年介紹,FAST突破了射電望遠鏡的百米極限,相當於30個足球場那麼大。在FAST建成以前,世上已存的最大射電望遠鏡有兩個:一個是號稱「地面最大的機器」的德國波恩100米望遠鏡,一個是被評為人類20世紀十大工程之首的美國阿雷西博300米望遠鏡。

FAST建成後,其靈敏度將比德國波恩100米望遠鏡提高約10倍,綜合性能將比美國阿雷西博300米望遠鏡提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡,FAST有望在未來20~30年保持世界一流設備的地位。

獨門絕技二:靈活自如的巨眼

根據FAST的工作原理,當它觀測天體時,會隨著天體的方位變化,在其500米的球冠狀主動反射面上實時形成一個300米直徑的瞬時拋物面,並通過這個300米的拋物面來匯聚電磁波。

形象地來說,如果把FAST比作一隻巨大的眼睛,那麼這只巨眼的眼球直徑就有500米,而負責接收光線的眼珠直徑就有300米。FAST就是靠這個巨大靈活的眼珠來匯聚電磁波、觀測深空。

獨門絕技三:毫米精度

FAST的設計目標,是把覆蓋30個足球場的信號,聚集在藥片大小的空間裡,否則,就無法監聽到宇宙中微弱的射電信號。500米的結構,處處都是頭髮絲般毫米級的精度要求。用來編織索網的7000多根手臂般粗細的鋼纜,每一根的加工精度都被控制在一毫米以內;最終的500米口徑的天線精度是三個毫米,每一塊小面板的製造精度是1.5個毫米。

獨門絕技四:深空獵手

首先,FAST能夠衝出銀河系,尋找新星,特別是快速旋轉、密度極高的脈衝星,FAST期望第一年就找到50-80顆銀河系外的脈衝星。

FAST還可能觀察到早期宇宙的蛛絲馬跡——中性氫雲團的運動,掌握星系之間互動的細節,揭秘宇宙的起源和演化。類似的道理,FAST還能監聽到一些太空有機分子發出的獨特電磁波,搜索可能的星際通訊信號和外星生命。

延伸閱讀

什麼是射電望遠鏡?

1932年,美國無線電工程師卡爾·央斯基(KarlGuthe Jansky,1905-1950)用無線電天線探測到了來自銀河系中心(人馬座方向)的射電輻射,人類打開了傳統光學波段之外進行天文觀測的第一個窗口。

射電望遠鏡通過接收來自宇宙中的電波信號來獲取並分析各種信息。射電望遠鏡由定向天線或天線陣、饋電線、高靈敏度接收機和記錄儀等部分組成。天線或天線陣將收集到的天體電波,經過饋電線送到接收機上;接收機具有極高的靈敏度和穩定性,它將微弱的天體電波高倍放大後進行檢波,再將高頻信號轉變為低頻形式記錄下來。

射電望遠鏡按天線結構的不同可分幾個類型,如拋物面天線,射電干涉儀,甚長基線干涉儀和綜合孔徑系統等。這些技術是20世紀60年代後發展起來的。

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