WAP手机版 RSS订阅 加入收藏  设为首页
凯发k8国际
当前位置:首页 > 凯发k8国际

凯发k8国际:难度大、突破多……中国天眼从地球聆听来自宇宙信号

时间:2021/4/29 11:55:13  作者:  来源:  查看:7  评论:0
内容摘要:  2021年3月31日,“中国天眼”(FAST)正式向全球天文学家开放。“中国天眼”是什么?它是我国具有自主知识产权、用于探索宇宙的单口径球面射电望远镜。有了它,可以推动对宇宙深空的了解与探测,为天文学的发展提供新的可能。  “中国天眼”有多大?它口径500米,发射面积相当于3...
  2021年3月31日,“中国天眼”(FAST)正式向全球天文学家开放。“中国天眼”是什么?它是我国具有自主知识产权、用于探索宇宙的单口径球面射电望远镜。有了它,可以推动对宇宙深空的了解与探测,为天文学的发展提供新的可能。

  “中国天眼”有多大?它口径500米,发射面积相当于30个标准足球场那么大。如果在里面倒满矿泉水,全世界70亿人平均每人可分4瓶。它能看多远?能看穿130多亿光年的区域,接近宇宙边缘。目前,“中国天眼”是世界上最大的也是最灵敏的单口径射电望远镜。

  借鉴抛物面天线原理,从地球聆听来自宇宙的信号

  “中国天眼”的学名是500米口径射电望远镜。不同于常见的通过可见光进行观测的光学望远镜,射电望远镜通过接收宇宙中不可见的无线电波来“观测”宇宙。我们上方厚厚的大气层有两个“窗口”: 一个是可见光窗口,千百年来人类都是通过这个窗口观测宇宙的;一个是无线电窗口,上世纪30年代,无线电天文学先驱卡尔·央斯基偶然发现了来自银河系中心的信号,射电天文学的大幕由此拉开,推动人类认识宇宙起源、生命起源。

  “中国天眼”是当今射电天文学的“重器”。其基本原理是什么呢?我们都知道,平行电磁波遇到抛物面反射后会汇聚到焦点的位置。对射电望远镜来说,把反射面做成抛物面的形状,然后在焦点位置放置一台接收机,就可以汇集天体发出的电磁波信号,从而进行天文观测。抛物面的面积越大,汇集的信号就越多,也就越能探测到更暗弱、更遥远的天体。所以,自卡尔·央斯基意外发现射电天文观测窗口之后,各国天文学家就一直致力于建造反射面尽可能大的巨型射电望远镜。

  与此同时,伴随人类对无线电的大规模使用,产生了越来越多的无线电波,干扰了人类对太空信号的接收。在1993年国际无线电大会上,包括中国在内的多个国家提出倡议,希望在地球电磁波环境被破坏之前,建造出超大口径的射电望远镜。次年,以南仁东先生为代表的中国科学家开始“中国天眼”的探索,开启了“把不可能变成可能”的征途。

  难度大、突破多,“中国天眼”在灵敏度上占据制高点

  到底能建口径多大的望远镜,取决于最终找到多大的洼地。适宜的洼地非常难找,因为它要同时符合四大条件。首先要足够大、足够圆,否则只是开挖和支护成本就会让这个项目无法实现;其次,要远离人口密集区域,这样才能保证优良的电波环境;再次,不能积水,不然设备寿命难以保证;最后,还要有优良的地质条件,否则无法建成大型、高精度的天文观测设备。

  从1994年到2006年,南仁东带领团队,从8000多幅地图中选出300多个洼坑,再进一步将范围缩小至几十个。团队几乎走遍这些洼地,现场踏勘,风餐露宿。最终,将台址定在贵州平塘县克度镇的大窝凼洼地。

  台址确定后,如何设计、如何实现、建成之后如何调试和使用,都没有现成经验可以借鉴:关键技术无先例可循、关键材料需从头研制。

  “中国天眼”设计不同于世界上已有的单口径射电望远镜,这首先体现在“视网膜”和“瞳孔”的设计上。“视网膜”指反射面;“瞳孔”指馈源舱,即放置接收宇宙外信号装置系统的舱体。

  作为世界首创,“中国天眼”的“视网膜”是主动反射面,可以改变形状,一会儿是球面,一会儿是抛物面。具体来说,这张庞大的可动的“视网膜”是一张由6670根钢索编制的索网,挂在一个由50根巨大钢柱支撑的直径500米的圈梁上;索网上铺有4450块、380多种反射面单元;索网下方是2225根下拉索,每一根下拉索都被固定在地面上的作动器上,通过操纵作动器,拉动下拉索来改变索网形状,从而对天文信号进行收集和观测。

  “中国天眼”的“瞳孔”即馈源舱,也是一个大胆的突破性设计。大多数传统射电望远镜的“瞳孔”位置是固定的,或仅可以微调。“中国天眼”则完全不同,采用的是全新的轻型索驱动控制系统,这让“中国天眼”的“瞳孔”可以自如改变角度和位置,更有效地收集、跟踪、监测更丰富的宇宙电磁波。

  从体量来说,原世界第一大射电望远镜的馈源舱重1000多吨,“中国天眼”馈源舱重仅约30吨。体积小带来多方面的优势,比如可有效减少光路遮挡、减少干扰信号,从而让波束非常干净,更有利于天文观测。

相关评论

本类更新

本类推荐

本类排行

本站所有站内信息仅供娱乐参考,不作任何商业用途,不以营利为目的,专注分享快乐,欢迎收藏本站!
所有信息均来自:百度一下 (凯发k8国际)