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fast望远镜介绍(FAST:当之无愧的世界最灵敏射电望远镜)

时间:2022-08-25 23:46:30     人气:389     来源:www.zhongshaninfo.com     作者:爱发信息
概述:......

来源:科技日报

坐落在贵州省黔南州平塘县克度镇的500米口径球

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面射电望远镜(FAST)已经落成启用近3年时间了。截止到7月19日,这个世界上最大的射电望远镜已经发现了125颗优质脉冲星候选体,确认了86颗。这标志着还处在设备调试阶段(今年将正式进行国家验收)的FAST已经部分实现了其科学目标,能真正的作为一个实用的望远镜而脚踏实地地开展天文观测工作了。

完成工程建设后的FAST,便进入了望远镜本身的调试阶段。FAST总工程师、国家天文台研究员姜鹏说:FAST调试难度大,调试工作涉及测量、控制、力学、电子学、天文等多学科领域,具有极大的技术挑战。同时,FAST工作模式显著区别于传统望远镜,没有成熟的经验可供参考。

当然,令人高兴的是,FAST望远镜现已实现了跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种的天文观测模式,有数项的关键指标超过了预期。

这曾是一代天文学人的梦想。

1993年,在国际无线电科学联盟大会上,中国等10个国家的天文学家提出应建造新一代射电“大望远镜”。他们期望,在电波环境被彻底破坏之前,真正看一眼初始的宇宙,弄清宇宙结构是如何形成和演化至今的。

建造FAST的动机始于此。

1994年底,北京天文台(现国家天文台)牵头国内20所院校,提出建设“喀斯特工程”。他们从中国西南无数个喀斯特地貌的凹坑中,选中了贵州省平塘县的大窝凼。2011年3月,这个工程(即FAST)正式开工建设。

射电望远镜同光学望远镜一样,口径越大接收到的电磁波越多,其灵敏度就越高,探测能力就越强。

FAST望远镜,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里。借此,FAST能够监听到宇宙中微弱的射电信号。要达到这一目标,500米口径的结构,必须实现毫米级的精度,这是之前的天文学家从未做过的。

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。”

fast望远镜

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。

FAST靠拉扯索网

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来调整“天线”(大锅)。整个索网联系着边框以及2000多个凹坑地表面上的促动器。这些电机协同配合,一致行动,控制着索网的形状。而整个变形(调整天线)过程,是由激光定位系统校准的。

高悬在大锅上方的一个类似于神舟飞船大小的馈源舱(信号接收单元),重达30吨,内设世界上最精贵的接收器。它被6条400多米的钢索吊起,移动范围达200米,随时接收相当于30个足球场的大锅传来的信号。

“框架、索网、接收器,每一部分的位移都要控制在毫米级,FAST才能正常工作。”姜鹏说,FAST仅反射面就需要2000多台促动器协同控制,而且索网把所有促动器都连成了一个整体,可以说是“牵一发动全身”。

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。”

2017年10月10日,国家天文台在北京宣布,FAST望远镜发现了6颗新的脉冲星。这是国际上利用中国制造的望远镜首次发现脉冲星,由此开启了中国射电波段大科学装置系统产生原创发现的新时代。

目前,FAST已经发现的脉冲星候选体超过百颗。FAST工程首席科学家、国家天文台研究员李菂说:“2018年2月,FAST探测到有史以来最暗弱的毫秒脉冲星之一,这颗脉冲星是其他国家很多望远镜看了多次却都没有看到的。这充分证明了FAST在灵敏度方面的优势。”

FAST的研制和建设,体现了我国自主创新能力,还将推动我国在天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量等众多高科技领域的发展。记者 李大庆

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  • 中新社贵阳9月24日电 (周燕玲)被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(简称:FAST),将于2021年9月25日迎来落成启用五周年。5年来,FAST“长”了哪些新本事,交出了怎样的“成绩单”?

    1994年,被称为“天眼之父”的中国著名天文学家南仁东提出,要在中国的土地上建设世界上最大的射电望远镜。历经22年的实地考察、科研攻关、项目建设,2016年9月25日,具有中国独立自主知识产权的FAST在贵州平

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    塘落成,正式开启探索星辰大海的征途。

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    2016年9月17日,还在调试中的FAST,就已成功接收到一组来自遥远宇宙的高质量脉冲星信号。这组信号是FAST投入试观测后,接收到的性噪比最高的电磁波信号。

    2017年8月,FAST发现2颗新脉冲星,距离地球分别约4100光年和1.6万光年,这是中国射电望远镜首次新发现的脉冲星。

    脉冲星是旋转的中子星,由恒星演化和超新星爆发产生,因自转周期极其稳定,是探测引力波、航天器导航等重大科学及技术应用的理想工具。FAST作为世界灵敏度最高的射电望远镜,其配备的19波束L波段接收机,已累计发现脉冲星超370颗。

    2019年8月,FAST及时捕捉到FRB121102快速射电暴极端活跃爆发期。截至目前,FAST已发现6例快速射电暴包括一例重复暴,实现了中国设备在快速射电暴发现领域零的突破。

    2021年3月31日零时起,FAST开始接受全球天文学家的观测申请,正式向全球开放,已收到了超过200份来自全球的项目申请书,观测竞争激烈,一“测”难

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    求。

    2021年8月,基于FAST望远镜,南京大学天文与空间科学学院邱科平教授团队在距离银河系中心22 kpc(1 kpc约为3262光年)的地方发现了一条长度达5 kpc的中性氢结构,根据其形态将其命名为“香蒲”。根据分析,这可能是目前银河系中距离最远、尺度最长的巨纤维结构,或者是一段新的旋臂。

    fast望远镜

    借助FAST观测,中国科研团队已成为国际快速射电暴领域的核心研究力量,FAST已探测到世界上最大的快速射电

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    暴爆发事件样本,并成为世界上最强大的脉冲星搜

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    寻利器。

    有关专家表示,目前FAST已步入成果研究“收获期”,未来将会产出更多、更重大的科技成果。

    随着FAST科学潜力的进一步显现,中国科学院院士、中国科学院国家天文台台长常进表示,目前FAST每年产生约20PB的科学数据,通过系统的、高效的、智能的处理,已经催生出系列重大成果,其中包括2020年《自然》及《科学》杂志评选的世界科学十大进展,未来将持续开拓创新,努力构建中国乃至国际天文科技新高地。

    作为FAST的所在地,贵州这5年来除了当好“守护者”角色外,还积极与中国科学院开展院地合作,共建了贵州射电天文台、中国天眼联合研究中心、贵州中科天文教育与先进技术研究院等机构,进一步加强人才培养使用、科技成果转化等,更好服务于“中国天眼”。

    贵州省科学技术协会副主席杨泳滨表示,FAST每一次的新发现,都将促进人类对宇宙多一些了解,未来贵州省科协将与国家天文台深度合作,借助科普活动加大天文知识宣传力度,培育青少年对未知领域的科学探究精神。

    未来,FAST将深入开展快速射电暴、中性氢谱线巡天、河外星系脉冲星发现等科学研究。多年前,南仁东先生经常说:“‘中国天眼’是中国天文从追赶到超越的一次尝试,这个尝试现在刚刚开始”。(完)

    来源: 中国新闻网

  • “中国有必要建造如此大成本的大型射电望远镜吗?”31日,第四届世界顶尖科学家论坛上,面对参加少年英才交流对话会的中国科协“英才计划”入选者提问,中科院院士、中国科学院大学天文与空间科学学院院长武向平直言,“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜FAST其实还不够大。更令提问学生兴奋的是,他表示,今年FAST已确定将1%的观

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    测时间拿出来,向中学生开放。


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    目前,落址贵州喀斯特地貌的FAST是全世界最大的单口径望远镜,拥有非常强大的聚光能力,灵敏度达到全球第一,极大提升了我国射电天文的世界地位。“大国重器的力量非常非常重要。”武向平表示,依托“中国天眼”,科学家在过去约两年内实现了非常重大的天文发现,至少公开发表了5篇国际顶尖学刊文章。


    武向平院士表示,眼下FAST以及同类射电天文望远镜的工作要点,在于着手建立比原子钟更稳定的脉冲时间基准,由此观测精度可以比当前世界水平高出40到50倍。他认为,相

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    信再有3年左右时间,中国人利用自己的天眼,可以测到比现在恒星级黑洞更大尺度但更低频率的引力波。


    面对现场在座的各地少年英才,作为中科院国家天文台研究员也是中国青少年科技辅导员协会理事长,武向平结合他们的好奇心与求知欲,公布了一个探寻地外文明的FAST相关消息。

    “很简单,人就是要找外星人,找也找不到,找了好多年找不到。”他表示,对于申请观测时段的中学天文爱好者,只要有一个与现实方法很不一样的好主意,就可能以此方式获得观测时段找外星人,“不找外星人,做别的事情,你都可以提出来。”解放日报·上观新闻记者了解到,FAST有计划安排全年10%的观测时段向全世界各国科学家开放,而“1%”相当于约50小时的有效观测时间。

    栏目主编:黄海华 文字编辑:徐瑞哲

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    fast望远镜

    本文图片来源:孟雨涵 摄

    来源:作者:徐瑞哲

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