人类历史上最大的射电天文望远镜(射电天文望远镜接收机)

发布时间:

【晒晒咱的国之重器16】

光明日报记者 詹 媛

出品丨EDA365

审核:王飞

引力理论、星系演化,乃至物质和生命的起源,解锁这些困扰人类已久的宇宙奥秘,“中国天眼”可以发挥什么作用?

  “它是宇宙中极端物理的天然实验室。”新疆天文台脉冲星团组副组长闫文明说,很多地球上无法具备的极端物理条件,脉冲星恰恰具备。比如由于大质量和小半径,脉冲星引力场非常强,使它成为强引力场研究的天然实验室。其超强磁场也为人类研究磁层粒子加速机制、高能辐射、射电辐射过程提供了理想场所。由于具备超稳定自转周期,还可以将脉冲星当做极高精度的钟,建立起我国的自主时空体系。而高精度计时,在高精尖领域有着广泛应用。

但即使如此高的分辨率,黑洞照片仍然比较模糊,因为它实在是太远了,在观测面的角跨度也刚刚达到和VLBI相当的级别。也就是说,整个黑洞在我们的每次观测中可能仅仅是一两个像素点。

令姜鹏感到欣慰的是,经过两年多的紧张调试,FAST的数项性能指标超过预期,在灵敏度、系统噪音、指向精度等关键技术指标上,已经达到了国家验收标准。“可以说,调试后的FAST是当之无愧的世界上最灵敏的射电望远镜,可以帮助人类了解更遥远、更早期的宇宙。”

有许多天体发射无线电波的能力,比发射光波的能力大得多。例如有名的天鹅座A射电源,它发射无线电波的能力要比太阳强100亿亿倍。因此不少遥远的、用光学望远镜不能看到的天体,也可能被射电望远镜发现。

回顾建设历史,姜鹏在接受科技日报记者独家专访时说,在建设过程中,FAST团队逢山开路,遇水搭桥,完全是“摸着石头过河”。“因为我们要突破射电望远镜的百米口径极限,开创建造巨型射电望远镜的新模式。它所面临的技术挑战极多。”

  “不能退的另一个原因,是自治区党委和政府一直非常支持我们。”王娜告诉记者,2011年至今,新疆在资金、建设施工、手续审批、附属配套等诸多环节都给了QTT项目坚定支持,与中国科学院一起,成为推进项目的关键力量。

它是世界最大单口径射电天文望远镜,目之所及,即是“光年之外”;“功力”强大,洞悉深暗宇宙。

  相当长时间内,南山观测站是中国开展脉冲星实测数据的唯一观测基地,累计观测脉冲星300多颗,至今依然是中国脉冲星研究的高地。

科研人员要在大窝凼这个凹坑内铺设4000多块单元组成的500米球冠状的主动反射面,球冠的反射面在射电源方向要形成300米口径的瞬时抛物面;使望远镜接收机能与传统抛物面天线一样处在焦点上,要采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现接收机的高精度定位。

科技创新离不开国际合作和开放共享。

洞悉宇宙,全人类将借助“中国天眼”,获得更广阔的视野。

  如此远的距离,如此小的星体,怎样在浩渺宇宙中被发现?为何是在新疆发现它?带着一连串问号,记者来到新疆天文台南山观测站进行蹲点式调研,探寻在新疆区域进行天文观测的得天底蕴和独厚优势。

发现一种新的磁星,它是一种具有极强磁场的脉冲星。

这次发现引起了人们极大的兴趣。随着无线电技术的发展,以后人们又发现了来自太阳、月亮、行星、星系、超新星爆发的残骸和星云、星际气体的无线电波。无线电技术的应用,给古老的天文学注入了新的血液,产生了天文学的一个崭新的分支——射电天文学。

根据天线的形状和结构,射电望远镜可以分为以下几种类型:

  几十年来,随着我国国力的持续增强,新疆天文研究的深度广度不断拓展——从最早的近地轨道观测,到太阳观测,再到如今具备射电、光学等现代天文学主要学科的全面研究能力。中科院新疆天文台已发展成为中国现代天文布局中的主要力量、国际合作研究网络中的重要单元、天文事业在西部发展的支撑基地以及国家空天任务联测网的关键节点,成为国内五大、西北唯一的综合性天文台。

贵州是喀斯特地貌的王国,峰林、天坑、溶洞、暗河星罗棋布。全世界最大的射电望远镜选址贵州平塘县,正因其得天独厚的地理优势。巨大的天然洼坑,使得工程开挖的土方量很低,节约了大笔经费,同时对当地的地形、生态影响较小。

了解宇宙,是为了更好地理解人。一粒渺小的尘埃,可能折射出宇宙的起源,一颗遥远的星球,或许昭示了未来文明的发展方向。别克“寰行中国”第七载,将踏上天文遗产富饶,天文观测站与航天基地众多的云、贵、川三省,追寻先贤对宇宙的探索,见证今日中国天文科研的前沿成就。

我参与的这段行程,是今年“寰行中国”的第一程。从贵阳启程,领略500米口径球面射电望远镜的壮阔,感叹喀斯特地貌大自然的鬼斧神工,在国家地质公园博物馆找寻这个星球原初的奇幻印记,最后,走访中科院云南天文台,徜徉于天文知识的星河中。

不是我打击各位的积极性,如果没有事先了解,其实看不明白啥玩意,除了真大,很难想出第二个形容词。在专家的讲解下,我们才得以一窥暗藏的玄机。它的表面由4000多块三角形反射面板拼成,每一块面板下方都装有驱动装置,它们可以精确调整面板的角度,使得若干块面板围成跨度300米的抛物面。所以,它的工作面积实际上是500米口径球面上的任意一个跨度300米的抛物面,后者反射的来自太空的无线电波,被集中到吊在空中的馈源舱,供科学研究。

按照科学目标和相关战略规划,“中国天眼”还确立了多个优先和重大项目,包括多科学目标漂移扫描巡天、中性氢星系巡天、银河系偏振巡天、脉冲星测时、快速射电暴观测等。

它可以是这样的:

山廓作眼睑,圈梁是眼眶,反射面板当眼球,馈源舱为瞳孔——高空看它,银色巨“眼”,气象非凡:它的口径达500米,相当于30个足球场的接收面积,光反射面板就有4450块;除了大,值得骄傲的还有,它是世界上灵敏度最高的射电望远镜。

  更重要的是,包括天文学在内的基础研究,是所有技术发明的源头。王娜举例,近年天文学最大发现之一“引力波”,是对一百多年前爱因斯坦相关理论的验证。天文学研究也许很多年后才可能会有应用,但如果不做,一旦形成差距,绝非轻易可以弥补。

- 无线电波会受到自然源(例如太阳耀斑)的干扰,从而产生瞬时爆发或信号波动。所以,

  坐拥世界级天文观测优势

  QTT项目建成后,全世界科学家都可以申请望远镜使用时间,事实上自去年奠基后,已陆续有国外的天文工作者申请来疆。这意味着新疆将因QTT项目,成为全球天文学家的竞技场。