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中国“天眼”:大不是目标敏锐才是能力

作者:核心期刊
出处:www.lunrr.com
时间:2020-05-22

作者:王静资料来源:科学网发布日期:2018/12/10 17:22:57

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China ' s天眼:Large Is Not Target acute but capability

China ' s天眼-位于贵州西南部喀斯特瀑布的中国科学院国家天文台500米孔径球面射电望远镜(FAST),相当于30个标准足球场的面积。成功超越了美国在20世纪70年代建造的305米口径阿雷西博,成为迄今为止世界上最值得拥有的机器和地球上最大的机器。然而,建造大口径射电望远镜不是科学家追求的目标。天文学家渴望发现在遥远的太空深处隐藏着多少未被发现的物质。12月6日,应九三学社邀请,中国科学院月球探测项目总司首席科学家严军在“科普中国大科学咖啡馆面对面”活动上说:“我们的旅程是一片星海”。

为了区分“深空尘埃”,1993年加入国际电联的天文学家共同提出了一个名为“LT”的计划,即建造一个大口径射电望远镜,因为这是人类选择观察宇宙的最佳方式。100米口径的射电望远镜大约有一个标准足球场大小,其探测精度可以分辨不到十亿分之一瓦特的电磁信号,相当于1/N雪花落到地面释放的能量。射电望远镜可以感觉到它的存在。

“天眼”实际上是一种更灵敏的雷达,它通过接收来自天体的电磁波来分析和判断天体。与光学望远镜相比,射电望远镜受宇宙尘埃的干扰较小,可以实现全天候、全天候观测。随着科学技术的进步,人类越来越有能力在太空中干扰电磁波。在海浪被人类完全摧毁之前,如果我们能够追溯到宇宙,我们也许能够回答“宇宙最初是从哪里来的?它的地位是什么?”如一系列天文问题,严军解释道。因此,各国的研究团队已经开始了新一代巨型射电望远镜项目的概念设计和研究。

严军告诉首都经贸大学讲座的听众,20世纪90年代,中国的射电望远镜直径为25米,中国天文学家似乎比其他国家的同行更渴望“建造世界级的巨型射电望远镜,实现从“追赶”到“领先”的世界飞跃。1993年,国际同行之间的讨论促使中国有了机会。1994年,中国天文学家开始可行性研究和选址。

经过十多年的努力,中国的“天眼”终于在2016年完成,但还没有开始正常的观测模式,仍在调试中。

“巨型望远镜的调试涉及天文学、测量、控制和其他学科。世界上传统大型射电望远镜的调试周期一般不少于4年。严军说,“FAST为建造巨型射电望远镜创造了一个新模型。调试也是一项困难而富有挑战性的任务。"

俗话说,“尾巴不会掉下来”,FAST也有这样的惯性。严军的进一步分析表明,FAST具有很大的优势,使其变得敏感是难点之一。与只有俯仰和旋转轴两个驱动控制系统的射电望远镜相比,FAST只需要2200多个执行器协同作用来控制反射面,形成一个复杂的耦合控制系统,可以同时移动整个身体。

FAST除灵敏度控制外,观测精度也不容忽视。FAST的直径为500米,但需要达到毫米级的多目标、大规模和高动态性能控制精度。这是工程师必须接受的挑战。“快速”的精度要求也反映在观测中。FAST建在一个凹陷中,大气不均匀,湿度分布极其复杂,这也对光的折射有很大影响。快速不会变成近视。它模糊地看着宇宙。所有干扰项都需要校正,以获得完美的聚焦。所有这些都取决于调试。

现在,FAST工程师每天提醒自己把FAST变成有用的望远镜,这样科学家就可以随时随地看到他们想要的东西。最后的日子仍然很艰难,需要继续努力,但他们不会忘记自己的第一个想法。

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