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中国“天眼”,探测宇宙搜寻地外文明

中国“天眼”,探测宇宙搜寻地外文明

  贵州省黔南州平塘县克度镇金科村大窝凼,不仅仅是一个地理座标,更是一个科学大征程的起点。昨天,由中国科学家设计、制造、施工的世界最大单口径射电望远镜(Five  hundred meters Aperture Spherical Radio  Telescope,简称FAST)落成启用。本报记者在现场目睹了这口银色“大锅”的风采。

  获取更多关于宇宙的新知

  四周山峦叠翠,像是农家垒起的灶头。正当中,是一口银色的“大锅”,远处雾气迷蒙,仿佛炊烟袅袅。假如用它满满煮上一锅饭,足够全世界70多亿人吃上3天。

  记者爬上大窝凼100多米高山头,俯视FAST,宏大带点神秘,斜拉的钢索结构张扬着力学的美。在大窝凼造“大锅”干什么?“遥远的宇宙信号就像雷声中的蝉鸣,没有超级灵敏的‘耳朵’,根本就分辨不出来。”中国科学院国家天文台FAST工程首席科学家南仁东说,所以天文学家总是希望建设更大更灵敏的望远镜。

  在不远的未来,FAST的主要科学目标是当今射电天文的三大主流热点方向:巡视宇宙中的中性氢,以探索宇宙起源和演化;观测脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律。人类至今发现了约2500颗脉冲星,如果FAST的工作时间全部用于观测脉冲星,一年内就有望将这个数量翻倍,还有可能发现一些前所未见的脉冲星现象;探测星际分子,开展地外文明的探索,为人类获取更多关于宇宙的新知。

  这台世界最大的单口径望远镜设计寿命30年,将在未来10到20年保持世界一流设备的地位,并将吸引国内外一流人才和前沿科研课题,成为国际天文学术交流中心。

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  “大锅”正式开工5年来,数千科学家、工程师和建设者们在这寂静的山谷里,挥洒着他们的智慧和才情。

  对于一个500米口径的望远镜来说,如果往地底下挖个台基,可能需要几十亿元。把它建在浑然天成的喀斯特洼坑里,还保留底部的植物生态,这不能不说是一次有趣的科学尝试。此为FAST的自主创新技术之一。

  尽管是个“重量级选手”,FAST却能轻盈“起舞”。洼坑内铺设的4450块反射面板组成了一个球冠状主动反射面,在接收射电信号时可以“摇曳”形成最大300米口径的瞬时抛物面,使望远镜接收机与传统抛物面天线一样处在焦点上。如果把FAST比作“天眼”,它的眼球直径达500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米,还能“骨碌”地转动。这一极富想象力的反射面板设计,为FAST的自主创新技术之二。FAST的主动反射面能覆盖40度的天顶角,这口“大锅”的锅底并不是固定在山谷底部,而是由一套索网结构拉起来,随着天体的移动发生变化,形成瞬时抛物面,极大提升观测效率。

  FAST有着相当于30个足球场的接收面积,所有信号最后都聚集在一个指甲盖大小的空间,可谓前所未有。FAST采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现了接收机的高精度定位。此为FAST的自主创新技术之三。

  FAST工程总工艺师王启明介绍,十几米长的索,误差不准超过1毫米。“6根索拉着馈源舱移动,已经降到48毫米的位姿精度仍不能确保望远镜指向精准。”外观像个飞碟的馈源舱是用来接收宇宙外来信号的装置系统,不精准不行,于是科研人员在馈源舱内安装了并联机器人用于二级调整,最终调整定位精度为10毫米,可以接收70M赫兹到3G赫兹的外来信号。

  “与老百姓担心的恰恰相反,我们对环境没有干扰,而是我们怕干扰。”FAST工程副经理张蜀新说,由于FAST望远镜的灵敏度非常高,极易受到电磁干扰,其周边宁静的电波环境需要得到保护,以保障FAST正常运行和科学产出。拼搏在线

(原载于《解放日报》2016-09-26 07版)