楠木軒

世界最大的觀天巨眼即將完成 世界最大單口徑球面射電望遠鏡

由 烏雅竹雨 發佈於 綜合

  世界最大的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。

  世界最大

  的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。


  世界最大的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。

  據瞭解,世界最大單口徑球面射電望遠鏡(又稱FAST)是“十一五”國家重大科技基礎設施建設項目,坐落於貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣,被形象地稱為“觀天巨眼”。

  中科院國家天文台工程師介紹,繼完成索網製造與安裝工程和支撐框架建設後,2015年8月2日開始進行首塊反射面面板安裝,施工採取弧動式纜索起吊方式,採用滑輪原理將反射面板運送到指定位置。

  據瞭解,整個500米口徑球面射電望遠鏡球面需要安裝4450塊規格不一的反射面面板,施工方的負責人介紹,每塊三角形單元射面由100塊穿孔鋁合金面板、120根杆件、33顆螺栓球形成,重428至500公斤不等,且每一塊的質量、尺寸都是不一樣的,“其加工精度單位為毫米,誤差值不得超過5L,測量精度值不超過2L。”此外,每塊面板上有像篩子一樣的密孔,一是為了減少風負載,二是提高透光率,讓天線面下能長草,避免水土流失。


  世界最大的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。

  據稱,“天眼”建成後,與目前號稱“地面最大的機器”德國埃菲爾斯伯格100米口徑望遠鏡相比,靈敏度提高約10倍;與被評為人類20世紀十大工程之首的美國阿雷西博300米口徑射電望遠鏡相比,“天眼”的靈敏度是其2.25倍,並在今後20到30年的時間裏保持世界一流的地位。

  11月21日,工人在安裝反射面面板。當日,6根鋼索拖動球面射電望遠鏡(FAST)饋源艙進行功能性測試。FAST有望在2016年9月建成,建成後將成為世界級射電天文研究中心。

  有人説,如果今後一二十年裏,地球接收到

  外星人

  釋放的信號,那一定有FAST的功勞。

  儘管這種説法在一些科學家眼裏為時尚早,但也在某種程度上道出了這個世界上最大射電望遠鏡的厲害——一旦建成,就是人類迄今為止看得最遠、看得最清的望遠鏡,許多人類探索宇宙的未解之謎,都有望從她身上找到答案。


  世界最大的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。

  如今,這個被譽為“觀天巨眼”的射電望遠鏡,已經進入工程建設的衝刺期。11月21日,FAST在她的出生地貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣動了一下“眼珠”,完成了其饋源支撐系統的首次升艙試驗,標誌着整個工程的建設進入尾聲。FAST工程常務副總經理、國家天文台副台長鄭曉年告訴記者,整個工程預計於2016年9月竣工。

  FAST雖是射電望遠鏡,卻不喜歡待在一個有電的環境裏,哪怕是一丁點的電波都難以忍受。中國科學院國家天文台FAST工程首席科學家、總工程師南仁東曾有一個形象的説法,不要説用手機,就算是附近使用電器,或者幾十公里外有飛機向地面發送信息,在FAST那裏都會造成一場電磁風暴。

  換言之,最靈敏的天線相當於最嬌弱的耳膜,輕聲耳語也可能造成細微聲處聽驚雷。

  為了照顧FAST的“情緒”,科學家們不得不把她的出生地選在中國西南部的偏遠山區——平塘縣克度鎮金科村。FAST饋源支撐系統總工程師、國家天文台研究員朱文白向記者回憶,這裏原本是一片萬籟俱靜的田野,但對FAST來説,無疑是最好的產地。

  科學家們把這個產地稱為大窩凼,所謂大窩凼,就是一個大水坑,也被稱作“天坑”,這裏不通電線,最近一個鄉鎮在5公里外。


  世界最大的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。

  這天一早,記者跟隨科學家,從距離最近的克度鎮驅車前往,約摸半個小時車程,抵達大窩凼。當地人説,就在半年前,來時的路尚是開車冒煙兒的土路,甚是顛簸。

  穿過一個山口,塞滿整個山谷的“鋼筋水泥”映入眼簾。不少人第一次見到FAST,都會這樣説:這哪是望遠鏡,分明是一口大鍋。

  作為射電望遠鏡,FAST的基本原理和人們常見的鍋式衞星天線相差無幾,主要由反射信號的拋物面和接收信號的饋源兩大部分組成,通過“鍋”的反射聚焦,把幾平方米到幾千平方米的信號聚攏到一點上。

  只不過,FAST這口“鍋”更大,接收面積相當於30個足球場那麼大。相應地,射電天文學家就像是裝備最高級的無線電愛好者,他們聆聽的信號不是人造的,而是“天生”的,為接收更微弱的宇宙信號,也只有把天線鍋造得更大。

  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工程副總工藝師、國家天文台研究員孫才紅説,FAST建成後,與前者相比,靈敏度提高約10倍,與後者比,綜合性能則提高約10倍。

  當然,打造這樣一隻“眼睛”並不容易。鄭曉年告訴記者,FAST工程自開工報告通過之日起已建設5.5年,預計還要建設大半年才能竣工,在此之前,已有長達13年的預研究時間。


  世界最大的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。

  FAST的一大特點在於,鋼索網結構可以隨着天體的移動自動變化,帶動鋼索網上活動的4450個反射面板(也就是人們俗稱的“鏡子”)產生變化,以觀測到任意方向的天體。

  但正如水手扯動纜繩控制風帆的朝向一樣,FAST是通過拉扯鋼索網來使天線鍋變形,其變形過程,基本都是靠激光定位系統校準,每一部分的位移都要控制在毫米級,難度之大可想而知。

  一旦“大鍋告成”,孫才紅覺得一切都是值得的,他説,“FAST這一‘觀天巨眼’一旦睜開,就像哥倫布航海一樣,我們也不知道會發現什麼,但是我們充滿期待。”

  今年8月,“地球表哥”開普勒452b行星的發現,讓“開普勒”太空望遠鏡堅守23年的故事為公眾所知,很快,國內的天文愛好者把“中國造”的FAST請了出來,隨後,一篇《美國驚呼!中國突然公佈與外星人溝通的先進裝備》的文章在網絡流傳,其內容就是介紹FAST“尋找外星人”的能力。

  作為天文研究者,儘管朱文白對尋找外星人的説法有些忌諱,但他也提到,尋找地外生命的確是FAST射電望遠鏡的一個目標。更為重要的是,FAST投入使用後,可觀測的天體數目將大幅度增加,為科學家提供更多更好的觀測統計樣本,更可靠地檢驗現代物理學、天文學的理論和模型。


  世界最大的觀天巨眼即將完成。正在貴州省平塘縣建設的世界上最大單口徑射電望遠鏡主體工程已完成,目前正進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,同時觀測基地建設也正在進行,整個工程進入收尾階段。

  朱文白告訴記者,FAST覆蓋了當今射電天文的三大主流熱點方向:宇宙演化、脈衝星探測和星際分子。這意味着,一旦FAST建成,能以很高的靈敏度巡視宇宙中的中性氫、觀測脈衝星、探測星際分子,這些聽上去略顯拗口的專業術語,給人類繪製完整的宇宙圖景提供了一種可能。還有一種説法是,一旦FAST觀測到中性氫信號,就能獲知星系之間互動的細節,還可能發現早期宇宙中剛剛形成的氫是怎麼運動的,從而為宇宙發育史提供線索。

  早在1993年,人類就為探測遙遠、神秘的“天外之謎”而作出努力。在當年的國際無線電聯大會上,包括中國在內的10國天文學家提出建造新一代射電“大望遠鏡”的倡議,渴望在電波環境徹底毀壞前回溯原初宇宙,解答天文學中的眾多難題。

  後來,就有了中國FAST的想法,南仁東是提出並落實這一想法的第一撥科學家,作為他的學生和接力者,朱文白是第二撥參與進來的科學家。當時30歲不到的朱文白,還是一名剛剛畢業的天文學碩士生,就是被這個項目吸引,才投身天文事業。

  從一個年輕大學生,到如今在FAST工程上幹了近20年的科學家,朱文白希望自己的這種專注和堅持,換來一個理想的結果,即FAST能像一把更密的篩網,撈出宇宙中更多的“漂流瓶”。