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世界最大单口径望远镜今完工 四独门绝技公开

[提要]  7月3日上午10时许,在贵州省平塘县克度镇金科村,随着中科院国家天文台台长严俊一声令下,世界最大的单口径望远镜FAST的最后一块反射面单元在隆隆的鞭炮声中缓缓起吊,被顺利安装在索网上。FAST有四大独门绝技,即大口径看得远、灵活自如、精度达到毫米和是深空猎手。
2016年6月23日,从观景台上拍摄的建设中的射电望远镜馈源舱。
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  FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。原文配图:2016年6月23日,从观景台上拍摄的建设中的射电望远镜馈源舱。 [保存到相册]

  7月3日上午10时许,在贵州省黔南布依族自治州州平塘县克度镇金科村“大窝凼”洼地,随着中国科学院国家天文台台长严俊一声令下,世界最大的单口径望远镜FAST的最后一块反射面单元在隆隆的鞭炮声中缓缓起吊,在完成了二次空中转接并用缆索吊下滑到指定位置后,被顺利安装在索网上。

  这标志着“观天巨眼”FAST的主体工程顺利完工!

  FAST的英文全称为“Five-hundred-meterAperture Spherical radio Telescope”,汉语即“500米口径球冠状主动反射球面射电望远镜”。作为我国重要的大科学装置,FAST是“十一五”国家重大科技基础设施建设项目,旨在建造世界第一大单口径射电望远镜,以实现大天区面积、高精度的天文观测。

 FAST将大大提升我国空间探测能力

  根据建设规划,FAST将被应用于寻找和研究宇宙中的脉冲星等方面。专家介绍,脉冲星就像天体物理实验室,可以研究一些特殊天体物理和宇宙演化现象。如果发现脉冲星与黑洞组成的双星系统,科学家可以利用脉冲星去研究黑洞周围时空。此外,脉冲星也是非常精准的时钟,对于深空探测具有重要意义。

  事实上,脉冲星、类星体、星际有机分子等重要天文发现都与射电望远镜有关。诺贝尔奖历史上明确基于天文观测的10项获奖成果中,有6项出自射电望远镜。此外,500米口径球面射电望远镜的建成使用,可以将我国空间测控能力由月球同步轨道延伸到太阳系边缘,将为我国火星探测等深空研究奠定重要基础。

  FAST射电望远镜到底有多牛?

  独门绝技一:大口径 看得远

  射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高,望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度,就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。

  据中科院国家天文台副台长郑晓年介绍,FAST突破了射电望远镜的百米极限,相当于30个足球场那么大。在FAST建成以前,世上已存的最大射电望远镜有两个:一个是号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜,一个是被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜。

  FAST建成后,其灵敏度将比德国波恩100米望远镜提高约10倍,综合性能将比美国阿雷西博300米望远镜提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜,FAST有望在未来20~30年保持世界一流设备的地位。

  独门绝技二:灵活自如的巨眼

  根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。

  形象地来说,如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。

  独门绝技三:毫米精度

  FAST的设计目标,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里,否则,就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构,处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆,每一根的加工精度都被控制在一毫米以内;最终的500米口径的天线精度是三个毫米,每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。

  独门绝技四:深空猎手

  首先,FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星,FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。

  FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。

  延伸阅读

  什么是射电望远镜?

  1932年,美国无线电工程师卡尔·央斯基(KarlGuthe 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。

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