中国"天眼" 可观测宇宙边缘 或能搜寻星外文明

来源:互联网新闻 时间:2020-04-29 13:09

               

中国

9月24日,位于贵州黔南州平塘县大窝凼的500米口径球面射电望远镜(FAST)。

有着超级“天眼”之称的500米口径球面射电望远镜,25日在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成,开始接收来自宇宙深处的电磁波,这标志着我国在科学前沿实现了重大原创突破。

接收面积相当于30个足球场

中国“天眼”500米口径球面射电望远镜工程由我国天文学家于1994年提出构想,从预研到建成历时22年,是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

“天眼”工程总工程师兼首席科学家南仁东介绍,借助这只巨大的“天眼”,科研人员可以窥探星际之间互动的信息,观测暗物质,测定黑洞质量,甚至搜寻可能存在的星外文明。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者,这也将为世界天文学的新发现提供重要机遇。

作为国家重大科技基础设施,“天眼”工程由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构,其外形像一口巨大的锅,接收面积相当于30个标准足球场。

“利用天然的喀斯特洼坑作为台址,洼坑内铺设数千块单元组成冠状主动反射面,采用轻型索拖动机构和并联机器人实现接收机高精度定位,这是中国‘天眼’的三大自主创新。”中科院国家天文台台长严俊说。

能接收137亿光年以外的电磁信号

诺贝尔物理学奖获得者约瑟夫·泰勒与全球顶级天文学家及众多天文爱好者当日也齐聚平塘,共同见证中国“天眼”开启探秘之旅。“这是世界一流的望远镜,期待它能给人类带来更多重要的科学发现。”他兴奋地说。

与德国波恩100米望远镜相比,“天眼”的灵敏度提高了约10倍;与美国阿雷西博350米望远镜相比,“天眼”的综合性能也提高了约10倍。“天眼”能够接收到137亿光年以外的电磁信号,观测范围可达宇宙边缘。

从25日起,“天眼”方圆5公里将成为“静默区”。这个庞然大物开始睁开“慧眼”,专注地捕捉来自宇宙深空的信号。

据悉,“天眼”运行后,还将开展一系列国际科研合作,但在这之前还需要一段时间的参数修正和状态调整,以便达到最佳观测效果。

■ 揭秘

测试三年后 误差不超1毫米

不同于美国阿雷西博望远镜只能通过改变天线馈源的位置扫描天空中的一个带状区域,“500米口径球面射电望远镜”(简称FAST)的创新在于利用球冠反射面在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面,更便于追踪移动的天体,与“阿雷西博”相比,其综合性能提高约10倍。

另一大创新在于采用世界上跨度最大、精度最高的索网结构。据FAST工程总工艺师王启明介绍,需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程,仅以高应力幅钢索研制为例,从2010年开始,历经上百次拉索实验,才满足了FAST工程对拉索疲劳性能高于国际标准1倍的要求。

FAST启用后,真正的挑战在于如何总控协调整个系统运行。这么大尺度的望远镜,如果没有共同的时间基准和位置基准,根本没有办法让望远镜在特定时刻走到科学家想要的位置,接受到他们想要的信号。

“所有的报道都在说FAST宏伟、壮观,其实FAST最震撼人心的是精准。馈源舱运行和反射面变型,如果没有同样的参考,不能在共同的时刻达到相同的位置,很难谈精准。经过3年的测试,我们的基墩稳定性很高,误差不超过1毫米。”FAST工程测量与控制系统总工朱丽春说。

■ 影响

“天眼”催生“天文小镇”

由于曝光率增多以及项目本身的壮观程度,越来越多的人对参观FAST保有浓厚的兴趣,使得FAST产生的影响超过了其科学范畴。毗邻FAST的一座山上,当地政府引资修建了观景台,并有计划开通索道、缆车、电车。通过观景台的公路也将在近期贯通,方便游客一览“天眼”全貌。

目前,平塘县政府已在距FAST5千米的克度镇,打造了天文科普旅游文化园。围绕科学、科普、旅游配套的“天文小镇”也在建设中。

作为国家级贫困县,平塘县希望借发展天文旅游来给“贫困摘帽”也无可厚非,科学家们表示理解。但是,FAST的灵敏度号称是“在月球上打手机都听得清”,而其要聆听的射电微弱得好比“雷声中的蝉鸣”。

国外已有射电望远镜与天文小镇并存的成功案例,而且这反映了天文在一国的科学地位和受欢迎程度。“在发展旅游业时,需要严格控制各种有可能对FAST造成干扰的电子类产品进入区域内,比如数码相机、手机等,这样,天文旅游才可以和FAST互惠发展。”FAST工程副经理张蜀新说。

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