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FAST帮助人类探知更遥远的未知宇宙

时间:2018-12-25 12:04:16 作者:迷迷 来源:51区未解之谜网 手机阅读

  

北纬25.647222度,东经106.85583度,贵州省平塘县科都镇金科村大窝。这不仅是一个地理坐标,也是伟大科学之旅的起点。9月25日,世界上最大的单孔径射电望远镜(FAST),设计、制造和建造而成。中国科学家就职了。  

FAST拥有500米口径,相当于30个足球场的接收面积,也取得了世界上最高的灵敏度和综合性能。与德国波恩100米望远镜相比,它的灵敏度提高了约10倍。美国阿雷西博350米望远镜发现引力波,并被列为20世纪十大工程,相比之下,它的综合性能已有所提高,大约高出10倍。理论上,FAST能接收137亿光年之外的、接近宇宙边缘的电磁信号。  

四周的山青翠翠绿,宛如农民建造的炊具。就在中间,是一个大银锅,远处雾蒙蒙的,就像厨房里卷起的烟。如果我们用它来煮一整锅饭,全世界70多亿人聚在一起三天就足够了。  

记者登上了100多米高的山,俯瞰着那座快速、宏伟、有点神秘的斜拉结构,张扬着一种机械美。还有,十多年前,中国科学院国家天文台FAST工程首席科学家南仁东站在这里。那个大窝,兴奋地说:这里太近了。  

科学家们在这个大窝里做什么来制作这个圆锅遥远的宇宙信号就像雷电中的蝉。没有超灵敏的耳朵就不能分辨它们。南仁东说。对于天文观测来说,宇宙太大,目标太远,所以天文学家总是希望建造更大更灵敏的望远镜。  

FAST完成后,将进入调试和试观测阶段,力求在验收前优化性能。在不久的将来,FAST的主要科学目标是射电天文学的三个主要热门课题:探测宇宙中的中性氢,探索宇宙的起源和演化。观察脉冲星,研究极端状态下的物质结构和物理定律。迄今已发现大约2500颗脉冲星。如果FAST把所有的工作时间都花在观测脉冲星上,那么预计一年内这个数字会翻一番。还可以发现一些史无前例的脉冲星现象,如脉冲星与黑洞配对,这可能导致突破性理论。探索星际分子,探索外星文明,为人类服务。获得更多关于宇宙的信息。  

半个多世纪以来,全世界所有射电望远镜所收集的能量都未能翻开一页。快将极大地加速这一速度,而收集的能量意味着解开宇宙奥秘所需的信息量。  

世界上最大的单孔径望远镜的设计寿命为30年。在未来10到20年内,它将仍然是世界一流的设备。它将吸引国内外一流人才和前沿科学研究,成为国际天文学术交流中心。  

对于平塘人来说,FAST是他们最熟悉的英语。演讲就像在厨房里谈论锅。然而,这个大锅却非同寻常。在过去的五年里,成千上万的科学家、工程师和建筑师在这个宁静的山谷里洒下了他们的智慧和才能。  

对于一台500米的望远镜来说,在地下挖一个地基可能要花费数十亿美元。这是一个有趣的科学尝试,在自然的喀斯特坳陷中建造它,并保存底层的植物生态。这是FAST的自主创新技术之一。  

尽管是重量级的,FAST可以轻盈地跳舞。一个球形的日冕活动反射器是由4450个反射板组成的,这些反射板放置在坑里。当接收到无线电信号时,可以形成最大孔径为300米的瞬时抛物面,这使得望远镜接收器像传统的抛物面天线一样聚焦。如果将FAST与天眼比较,其眼球直径为500米,而负责接收光的眼球直径为300米。这种富有想象力的反射面板设计是FAST公司的第二项自主创新技术。  

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4450反射板形成球面日冕有源反射器,当接收无线电信号时,球面日冕有源反射器可振动以形成最大孔径为300米的瞬时抛物面。  

即使是探测引力波的美国阿雷西博望远镜,也是遥不可及的,因为它是一个固定望远镜,通过改变天线馈电的位置,只能在天空中扫描20度左右的波段。峡谷底部,但由索网结构拉起,随着天体的运动而变化,形成瞬时抛物面,大大提高了观测效率。  

FAST工程索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构。这也是世界上第一个采用位移工作方式的索网系统。它的500MPa超高应力幅值是国家标准的2.5倍,一般包括斜拉桥的拉索强度为200MPa。考虑到快速光缆需要不断改变伸展角度,设计人员提出了安装强度500MPa、弯曲次数200万次的快速光缆,经过工程团队的不懈努力,达到了这一目标。中国钢结构协会技术奖。  

FAST的接收区域相当于30个足球场,所有信号最终都集中在一个钉子盖大小的空间中。FAST采用光缆驱动机构和并联机器人实现接收机的高精度定位,是FAST的第三项自主创新技术。  

FAST工程总工匠王启明介绍说,10米以上的钢丝绳的误差不能超过1毫米。生产过程中必须采用恒温装置,确保所有材料都在20摄氏度的温度场中生产。6根电缆拉动馈源舱移动,位置和姿态精度已经降低到48毫米,但仍不能保证望远镜指向的精度。看起来像一个飞碟,是一个用来接收来自宇宙的外部信号的设备系统。这不准确。因此,研究人员在饲料舱内安装了并联机器人进行二次调节。最终的调整精度为10mm,可以接收从70MHz到3GHz的外部信号。  

站在FAST旁边,记者们仍然无法想象工程是如何完成的。这里极其特殊的高度、跨度、坡度和坡度,虽然使传统的机械设备变得毫无用处,却鼓舞了如此多的中国知识分子。  

与普通人的担心相反,我们并不干扰环境,但我们害怕干扰。FAST工程副总经理张树新说。由于FAST望远镜非常敏感,容易受到电磁干扰,所以为了保证正常工作,它周围的安静的无线电环境需要保护。快速测试系统的建立和科学输出。  

几千年来,人类只在可见光波段观测宇宙,但实际上天体的辐射覆盖了整个电磁波段。与用于通信的微波天线类似,射电天文望远镜通常由三个主要部分组成:收集电磁波的反射表面,收集信号的接收器和指向装置。由于无线电波可以穿透存在于宇宙中的大量星际尘埃介质,并且光波不能穿过,所以对无线电信号的观测可以帮助人类探索更遥远的未知宇宙。  

20世纪60年代,天文学有四个非常重要的发现:脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子。这些发现都与射电望远镜有关。根据天文观测,10位诺贝尔奖得主中有6位来自射电望远镜。  


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