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领略“中国天眼”的独特魅力

2019-11-28 22:01阳光在线_阳光在线手机版下载官网_www.yg111.net编辑:诚信在线人气:


  领略“中国天眼”的独特魅力

  随着人类科学技术的进步,遥望“宇宙之光”的天文学在20世纪30年代,衍生出新的分支学科——射电天文学。尽管这是一个年轻学科,但发展至今,已经产生了6项相关的诺贝尔奖。上世纪的“四大天文发现”——类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射都是利用射电观测手段测得的。射电天文学堪称孕育重大天文发现的摇篮,在国际天文学界已成共识。

  何为“射电”?它其实是天文学中的独有说法,指的是来自天体的无线电波。曾几何时,世界领先的射电天文望远镜均由欧美国家建造。2016年,500米口径球面射电天文望远镜(英文简写“FAST”)在贵州省平塘县建成,我国在相关领域跨入了世界先进行列。

  FAST是中国之最,也是世界之最,它由我国天文学家南仁东带领的团队于1994年提出构想,中国科学院国家天文台主导建设,具有我国自主知识产权,是当今世界最大单口径、最灵敏的射电天文望远镜。  

  今天,让我们一起走近这个遥望星空的国家大工程——“中国天眼”FAST。

  登高远眺,感知“天眼”规模之大、能力之强

  从1937年世界上第一架口径9.5米的射电天文望远镜建成至今,射电天文望远镜的口径不断增大,这是因为它的灵敏度与其反射面口径成正比。人类要想不断探索遥远深邃宇宙中的奥秘,就必须研制更大口径的射电天文望远镜。

  被称为世界最大单口径射电天文望远镜的“中国天眼”,阳光在线官网,其反射面是由4450块、186种大小不同的三角形反射板组成,每块板的平均边长约为11米,其反射面总面积相当于30个标准足球场那么大。

  从1994年启动选址,到2011年动工,再到2016年竣工,建设者们用了22年时间,建成了这座举世瞩目的“中国天眼”。

  大家可能会想,“中国天眼”除了大,还有什么独特之处呢?捕获“天外之声”,探析宇宙奥秘,它有能力间接观测暗物质和暗能量,可从宇宙起源到星际介质的探索、对暗弱脉冲星及其他暗弱射电源的搜索、对地外理性生命的搜索等方面,实现科学技术的重大突破。

  作为射电天文望远镜,“能捕捉到更微弱的信号”才是核心能力所在。所以,“中国天眼”最为突出的,就是其超强的灵敏度。正如我国著名光电子学家王启明所说:“假设你在月球上打电话,FAST就可以探测到你的信号。”由于胜人一筹的灵敏度,FAST能探测到更暗弱的天体。

  美国物理学家约瑟夫·泰勒曾介绍,自己在美国阿雷西博305米口径射电天文望远镜的帮助下,与另一学者共同发现了双星系统脉冲星,继而利用该望远镜进行长期观测,为引力波的存在提供了坚实的证据,于1993年获得诺贝尔物理学奖。有关科学家说,FAST与被评为人类20世纪“十大工程”之首的美国阿雷西博305米口径射电天文望远镜相比,灵敏度提高2倍。

  中国科学院国家天文台副台长郑晓年也表示,作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来10至20年内保持世界一流设备的地位。

  深空狩猎,科学家们特别希望FAST能够发现银河系外新的天体,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星。如果FAST能发现河外星系中的射电脉冲星,将在国际上具有开创性意义。

  据了解,虽然建成的时间不长,但FAST工程的技术团队已开始着手进行相关观测。

  置身其中,感知“天眼”设计之精、工程之巧

  如果有幸能够走近“中国天眼”,那么你一定会被其各个环节的精巧设计所震撼。

  “中国天眼”有着数不尽的“神工天巧”,索网结构就是其中最亮眼的一个。作为主动反射面的主要支撑结构,其索网结构是反射面主动变位工作的关键点。它的一些关键指标,远高于国内外相关领域的规范要求。例如,主索长度控制精度须达到1毫米以内,主索节点的位置精度须达到5毫米以内。其中,索构件疲劳强度不得低于500兆帕,相当于国际规范定值的2.5倍。因此,它被视为当今世界跨度最大、精度最高的索网结构。

  6670根主索、2225个主索节点及相同数量的下拉索,完整地拼出了FAST的索网。拼装完成后,FAST的巨大反射面看起来就像一口“超级大锅”,6个支撑塔高高竖起,网格逐渐爬满了“锅”底,向上延伸“咬住”环梁,反射面面板一圈一圈铺满索网的空隙,织完巨网。

  这一索网结构,是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。也就是说,索网可以根据观测天体的方位,启动促动器控制下拉索,在FAST反射面的不同区域形成直径为300米的抛物面,以实现精确观测。有人把这个可移动的抛物面形象地称为“中国天眼”的“虹膜”。

(来源:阳光在线手机版下载)

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