中國天眼組裝反射面 助解宇宙結構 | 中國報 China Press

中國天眼組裝反射面 助解宇宙結構

(北京4日綜合電)世界最大單口徑射電望遠鏡--500公尺口徑球面射電望遠鏡(FAST),2日在中國貴州省平塘縣安裝了第一塊反射面,此標誌著FAST工程進入最后衝刺階段。



據新華社報道,在未來數月內,共計4450個反射單元將拼出近30個足球場大的接收面積,以“捕捉”遠在百億光年外的射電信號。反射面安裝完成后,FAST還將陸續進行安裝調試,預計明年9月投運。

FAST所在的貴州省平塘縣分佈大大小小的“漏斗”-“天坑”群。其中有一個就是科學家尋覓十載為這個最大望遠鏡找的“家”。

面積近30個足球場



FAST所在的“大窩”猶如置身于一座超大的環形球面體育場。總長度超過1.5公里的鋼圈樑,將上萬根蛛網般的鋼索牢牢固定住。

面板單元技術總師、中國電科研究員級高級工程師鄭元鵬說,FAST的主動反射面是由上萬根鋼索和4450個反射單元組成的球冠型索膜結構。反射單元為鋁合金製三角形,每個由100塊子單元構成,共計44萬5000塊面板單元,總面積約25萬平方公尺(近30個足球場)。

FAST工程是中國重大科技基礎設施建設項目,項目選擇放在貴州平塘,是該地天然喀斯特窪地成為了項目最好的台址。

據悉,FAST是目前世界上在建的口徑最大、最具威力的單天線射電望遠鏡,因此有了“世界天眼”的美稱。項目建成后,將成為世界上最大的單口徑射電望遠鏡,和世界級射電天文研究中心。

接收外星射電波,獲得地外文明存在資訊,是FAST射電望遠鏡建置的目的之一。不過,中國電科產業部主任楊定江強調,探測外星人只是其之一,另外還有探討宇宙起源到星際物質結構、搜索暗弱脈衝星及其他暗弱射電源、搜索地球以外理性生命等6個方面科學技術的開展。

能否看到“外星人”?

FAST工程進展牽動著天文學家和天文學愛好者的“神經”。

中國天文學會理事長、中國科學院院士武向平表示,在天文觀測方面,中國長期以來在世界上沒有佔據很前沿的位置。FAST建成后將彌補中國在觀測領域的不足。

武向平認為,FAST非常適合脈衝星的觀測,可以檢驗廣義相對論。此外,它對高能物理、極端物理、相對論的檢驗也都非常有意義。

在天文專家趙之珩看來,FAST建成后能夠接收到從宇宙深處發來的無線電波,會有一系列新的發現,從而將中國在天文研究水準向世界先進行列邁出一大步。

FAST那么靈敏,它能接收到遙遠的世界裏發過來的極其微弱的“外星人”的信號,甚至找到“外星人”么?

武向平說,“FAST能從宇宙的今天看到很遠的地方去,有助揭開宇宙起源之謎,甚至是‘地外文明’。”

中國天文學會會員、天津市天文學會理事史志成表示,FAST將探測宇宙中遙遠的信號、物質,例如電磁波、微波、激光、宇宙中的各種氣體、有機物、星際物質、恒星等的輻射信息。“宇宙中的生命體或高智商‘外星人’若存在,他們的產生、遺留之信息,若存在于浩瀚天宇中,也有可能被FAST探測並接收到。”

原理類同衛星天線鍋

FAST項目饋源支撐系統總工程師孫才紅說,射電望遠鏡跟接收衛星信號的天線鍋是一個原理,通過鍋的反射聚焦,把信號聚攏到一點上。

之所以稱“主動反射面”,是因為FAST能通過主動控制在觀測方向形成300公尺口徑瞬時拋物面。

反射面是科學家津津樂道的FAST獨到之處之一。FAST的索網結構可以隨著天體的移動自動變化,帶動索網上活動的4450個反射單元,捕捉需要觀測的天體訊號,聚集在藥片大小的空間裡。

孫才紅說,反射面安裝完成后其實是懸在半空中的,有螺旋狀公路一直通達最底部,供車輛和人員維護設備時通行。

反射面安裝完成后,FAST還將陸續進行饋源支撐系統、測量與控制系統、饋源與接收機的安裝調試,預計明年9月正式投入運行。

由于採用輕型索拖動機構和並聯機器人等新技術,在饋源與反射面之間無剛性連接的情況下,FAST能實現毫米級的高精度指向跟蹤。

據悉,目前世界上已建成最大的美國阿雷西博(Arecibo)射電望遠鏡是固定望遠鏡,不能轉動,只能通過改變天線潰源的位置掃瞄天空中的一個約20°的帶狀區域,而FAST的球冠張角達到110-120°,這是其獨到之處,也將保證未來30年內保持世界一流。

遙望百億光年星際

射電望遠鏡,可不是肉眼觀測的普通望遠鏡,它是當今世界上最頂尖級的太空望遠鏡。

射電,是比紅外線頻率更低的電磁波段。射電望遠鏡,跟收衛星信號的天線鍋類似,通過鍋的反射聚焦,把幾平方公尺到幾千平方公尺的信號聚攏到一點上。

宇宙空間混雜各種輻射,遙遠的信號像雷聲中的蟬鳴,沒有超級靈敏的‘耳朵’,根本就分辨不出來。

半個多世紀以來,所有射電望遠鏡收集的能量尚翻不動一頁紙。

要想獲得更遠、更微弱的射電,“閱讀”到宇宙深處的信息,就需要更大口徑的射電望遠鏡。簡言之,就是“鍋”越大,星際穿越的距離就越遠。

專家們指出,與德國波恩100公尺望遠鏡相比,FAST靈敏度提高約10倍。這意味著,遠在百億光年外的射電信號,FAST也有可能“捕捉”到。


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