從FAST工程底部拍攝的饋源艙
原標題:建在渾然天成的喀斯特洼坑,接收面積相當於30個足球場,觀測的天體數目大幅增加
中國“天眼”,探測宇宙搜尋地外文明
貴州省黔南州平塘縣克度鎮金科村大窩凼,不僅僅是一個地理座標,更是一個科學大征程的起點。昨天,由中國科學家設計、製造、施工的世界最大單口徑射電望遠鏡(Five hundred meters Aperture Spherical Radio Telescope,簡稱FAST)落成啟用。本報記者在現場目睹了這口銀色“大鍋”的風采。
獲取更多關於宇宙的新知
四週山巒疊翠,像是農家壘起的灶頭。正當中,是一口銀色的“大鍋”,遠處霧氣迷蒙,仿佛炊煙嫋嫋。假如用它滿滿煮上一鍋飯,足夠全世界70多億人吃上3天。
記者爬上大窩凼100多米高山頭,俯視FAST,宏大帶點神秘,斜拉的鋼索結構張揚著力學的美。在大窩凼造“大鍋”幹什麼?“遙遠的宇宙信號就像雷聲中的蟬鳴,沒有超級靈敏的‘耳朵’,根本就分辨不出來。”中國科學院國家天文臺FAST工程首席科學家南仁東説,所以天文學家總是希望建設更大更靈敏的望遠鏡。
在不遠的未來,FAST的主要科學目標是當今射電天文的三大主流熱點方向:巡視宇宙中的中性氫,以探索宇宙起源和演化;觀測脈衝星,研究極端狀態下的物質結構與物理規律。人類至今發現了約2500顆脈衝星,如果FAST的工作時間全部用於觀測脈衝星,一年內就有望將這個數量翻倍,還有可能發現一些前所未見的脈衝星現象;探測星際分子,開展地外文明的探索,為人類獲取更多關於宇宙的新知。
這臺世界最大的單口徑望遠鏡設計壽命30年,將在未來10到20年保持世界一流設備的地位,並將吸引國內外一流人才和前沿科研課題,成為國際天文學術交流中心。
令人驚嘆的三大中國智造
“大鍋”正式開工5年來,數千科學家、工程師和建設者們在這寂靜的山谷裏,揮灑著他們的智慧和才情。
對於一個500米口徑的望遠鏡來説,如果往地底下挖個臺基,可能需要幾十億元。把它建在渾然天成的喀斯特洼坑裏,還保留底部的植物生態,這不能不説是一次有趣的科學嘗試。此為FAST的自主創新技術之一。
儘管是個“重量級選手”,FAST卻能輕盈“起舞”。洼坑內鋪設的4450塊反射面板組成了一個球冠狀主動反射面,在接收射電信號時可以“搖曳”形成最大300米口徑的暫態拋物面,使望遠鏡接收機與傳統拋物面天線一樣處在焦點上。如果把FAST比作“天眼”,它的眼球直徑達500米,而負責接收光線的眼珠直徑就有300米,還能“骨碌”地轉動。這一極富想像力的反射面板設計,為FAST的自主創新技術之二。FAST的主動反射面能覆蓋40度的天頂角,這口“大鍋”的鍋底並不是固定在山谷底部,而是由一套索網結構拉起來,隨著天體的移動發生變化,形成暫態拋物面,極大提升觀測效率。
FAST有著相當於30個足球場的接收面積,所有信號最後都聚集在一個指甲蓋大小的空間,可謂前所未有。FAST採用輕型索拖動機構和並連線器人,實現了接收機的高精度定位。此為FAST的自主創新技術之三。
FAST工程總工藝師王啟明介紹,十幾米長的索,誤差不準超過1毫米。“6根索拉著饋源艙移動,已經降到48毫米的位姿精度仍不能確保望遠鏡指向精準。”外觀像個飛碟的饋源艙是用來接收宇宙外來信號的裝置系統,不精準不行,於是科研人員在饋源艙內安裝了並連線器人用於二級調整,最終調整定位精度為10毫米,可以接收70M赫茲到3G赫茲的外來信號。
“與老百姓擔心的恰恰相反,我們對環境沒有干擾,而是我們怕干擾。”FAST工程副經理張蜀新説,由於FAST望遠鏡的靈敏度非常高,極易受到電磁干擾,其周邊寧靜的電波環境需要得到保護,以保障FAST正常運作和科學産出。(貴州平塘9月25日專電)