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fast望远镜在哪儿(探秘贵州平塘“观天巨眼”:世界最大射电望远镜建设接近尾声)

时间:2022-08-25 23:51:30     人气:396     来源:www.zhongshaninfo.com     作者:爱发信息
概述:......

位于贵州平塘县的500米口径球面射电望远镜,英文简称“FAST”,它是目前世界上在建的最大口径射电望远镜,也被称为中国的“天眼”。目前,该射电望远镜的

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建设已经接近尾声,两台集装箱数据中心和临时控制室也于近期建设完毕,这都为下一步该望远镜的调试工作做好了准备。



在500米口径球面望远镜施工现场,记者看到,总共4450块反射面面板的安装,已经完成4443块,仅剩的几块面板也将在近日完成安装工作。除此以外,两台集装箱数据中心也于近日安装完成。

两台集装箱数据中心外表看似简单,内部却十分精密。从数字终端采集的数据会直接通过光纤,进入到集装箱数据中心内,在这里会进行一定的计算和处理后进行存储。


中科院国家天文台副研究员 岳友岭:它的数据处理能力,简单估计的话,相当于50到100台家用电脑。它的存储容量是1.6PB,也接近相当于1000倍左右的家用电脑容量。

fast望远镜

集装箱数据中心不仅拥有强大的计算处理和存储能力,在建造时,工作人员也考虑到了它

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自身对望远镜观测的干扰性,因此这两套系统的集装箱外壳也具备屏蔽能力。

中科院国家天文台副研究员 岳友岭:里面的服务器和存储,都是一些计算机设备。所以它会对我们的望远镜造成干扰,做一个屏蔽之后,相当于把干扰限制在集装箱内部,它里面任何的信号都出不来,所以我们望远镜就不会被它干扰。

专家称,这两套数据中心的存储空间可以满足未来一年左右,望远镜所观测的科学数据的存储量。未来在观测楼建成后,数据中心也将搬移到那里,继续为科学观测数据存储服务。

除了集装箱数据中心以外,初步建成的临时控制室也即将投入使用,未来在望远镜的调试阶段,FAST的每一个动作都将由这里发出指令,而望远镜监测到的信息也会首先返回到控制室,因此它就相当于FAST望远镜的大脑一样重要。

数字解读世界最大球面射电望远镜

通过一组数字,来更加直观地了解FAST这个“观天巨眼”。

500米和138米:

FAST的口径达到500米,是目前世界在建口径最大的球面射电望远镜,从顶部圆心到底部圆心的垂直距离达138米,相当于50多层楼高。

1600米和5600吨:

整个钢结构圈梁长度达到1600米,消耗钢材5600吨,总工程量相当于1/4个鸟巢。

9000根和1600吨:

FAST反射面索网结构由近9000根高精度、高强度钢索连接而成,在半空中形成一张重达1600吨的钢质索网。

4450块和30个:

FAST的反射面,是由4450块边长达10到12米的三角形主动反射单元拼装在索网上形成,球形反射面的面积相当于30个足球场大小。

168米和30吨:

FAST在山崖上修建了六座馈源支撑塔,最高达168米,通过钢索悬吊的方式,支撑控制重达30吨的馈源舱。

20多年和2.5倍:

FAST项目从1995年开始酝酿选址至今,花了20多年时间。建成后,FAST的探测灵敏度要比目前世界最先进的美国阿雷西博望远镜高近2.5倍,将人类的视野拓展更深更远。

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  • “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

  • 射电望远镜(radio telescope)是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备,可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量 。包括收集射电波的定向天线,放大射电信号的高灵敏度接收机,信息记录﹑处理和显示系统等。20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现:脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子,被称为“四大发现”。这四项发现都与射电望远镜有关。

    1931年,美国贝尔实验室的科学家卡尔·央斯基发明利用射电波探测天体的旋转天线阵。20世纪80年代,美国的VLBA阵﹑日本的空间VLBI相继研发成功,这是新一代射电望远镜的代表。

    2012年10月28日,亚洲最大的全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成。这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四,能够观测100亿光年以外的天体,将参与我国探月工程及各项深空探测。

    被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,2016年9月在贵州落成。


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    基本原理

    fast望远镜

    经典射电望远镜 的基本原理是和光学反射望远镜相似,投射来的电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦,因此,射电望远镜天线大多是抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差率不大于λ/16~λ/10,该望远镜一般就能在波长大于λ的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测,可以用金属网作镜面;而对厘米波和毫米波观测,则需用光滑精确的金属板(或镀膜)作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波,必须达到一定的功率电平,才能被接收机检测到。目前的检测技术水平要求最弱的电平应达10 -20瓦。射频信号的功率首先在焦点处放大10~1000倍﹐并变换成较低频率(中频),然后用电缆将其传送至控制室,在那里再进一步放大﹑检波,最后以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。

    天线收集天体的射电辐射,接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式,终端设备把信号记录下来,并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度,前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力,后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度!

    射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。射电望远镜的外形差别很大,有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜,有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜,有射电望远镜阵列,还有金属杆制成的射电望远镜。

    暴露地球位置

    然而,你们可曾知道?射电望远镜曾经干过一件“蠢事”,早在40多年以前就已经向太空广播暴露了地球在宇宙中的位置!

    那是在1974年,世界上当时最大的单面射电望远镜刚刚完成改造。就在庆祝仪式上,人们打算用这面口径305米的阿雷西博天线,向宇宙发送一段无线电信号。这段信号经过精心设计,如果能够被正确接收和解码,就可以从中解读出关于人类的诸多信息,包括我们在太阳系里所在的位置。

    在1974年11月16日,建于波多黎各的美国阿雷西博天文台望远镜向球状星团M13发射了一段超强“广播”。正式透漏了地球的位置,科学家们期望这段信息能够被宇宙外的高等文明截获并与我们交流。

    在此之前,只有先驱者10号和11号,携带着刻有人类信息和坐标的铝板被发射升空。当时它们刚离开地球不久,正在“龟速”飞向太阳系外。算上后来旅行者号携带的镀金唱片,这些给外星人准备的小礼物,只能算是人类投向宇宙的漂流瓶,本身并没有明确的目的地,而且至少要上几万年才能真正意义上飞出我们的太阳系。

    阿雷西博信号则不同,相当于一封无线电报,一经发出就会以光速飞离地球。用不了1天,它就能超过那些漂流瓶。不过,这封电报也同样需要上万年才能抵达目的地。人们给这封电报挑选的接收地点,是编号M13的武仙座星团,距离地球超过2.2万光年

    这段信号包含了1679个二进制数字组,翻译过来以后可以得到:DNA所包含的化学元素序号;核甘酸的化学式;DNA的双螺旋形状;人的外形;太阳系的组成和地球的基本信息;望远镜的口径和波长。


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    之所以选择了球状星团M13,是因为该星系所含的恒星数量较多。有较大的可能会遇上宇宙中的高等文明。


    此外,就算现在球

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    状星团M13还不具备高等生物。但由于与其相差2.5万光年,等到这段信号到达那里,这一路上所花的时间也足以让一颗星球上的生命从低等生物发展到具备探索宇宙的能力了。一些科学家们担心这段信号会不会在未来给地球带来“杀身之祸”,比如贝尔物理奖得主、英国天文学家马丁·赖尔得知此事后,就给联合国写信极力反对人类主动与外星人建立联系;在他看来这些信息很可能会暴露地球人的存在,有可能招来杀身之祸。现在这段信号只传播了仅仅40几年。在几百年,几千年之后说不准就会被外星文明给检测到。如果真是这样阿雷西博天文台的这个锅盖可真要背锅了。

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