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“第一天眼”FAST:捕捉“天外来音” 我准备好啦!

“第一天眼”FAST:捕捉“天外来音” 我准备好啦!

  今天(9月25日),中国的一口大“锅”吸引了全世界的目光。小编的朋友圈也被它刷屏了,它有个霸气的名字叫“FAST”,它长这样:

 

    靠近一点,呃~,这样:

 

  别因为人家长得像锅就真把人家当成一口大锅啊,FAST全名“500米口径球面射电望远镜”,位于贵州黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼洼地,今天,它落成启用啦,正式取代美国的“阿雷西博”,成为射电望远镜之王!

  啥是射电望远镜? 

  简言之,射电望远镜就是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。

  从宇宙射向地球的电磁波,大部分会被大气层吸收,只有可见光和部分无线电波可以穿透大气层射向地面,天文学上把这部分来自地球以外天体的能到达地面的无线电腾讯分分彩波称为射电波。当然,进行这样的定义时,人们还只能在地面进行天文观测。现代的科技水平,已经可以将望远镜送到太空观测,就可以避免大气的影响了。

  其实,我们几乎都“看到”过射电波!小时候看老式电视收不到信号时,屏幕上并不是一片空白,而是闪烁着密密麻麻的雪花点,这些雪花点就是电磁波信号,其中也包括来自太空的射电辐射。

  千百年来,人类大多是通过可见光来观测宇宙的,但在天文探测上,射电波可以穿过可见光无法穿越的尘雾,因而射电望远镜能够探测到以往凭光学方法看不到的宇宙深处。由于天体间的距离比较远,再加上宇宙空间各种辐射波混杂,能够到达地面的射电波信号非常微弱,信噪比很低,如果射电望远镜不够先进,很容易遗漏或难以分辨。因此,天文学家们一直在追逐更大口径的“观天巨眼”,收集遥远的电磁波信号,探测宇宙的奥秘。

  FAST是咋工作的? 

  乍一看FAST,有没有一种似曾相识的感觉?它的外观跟我们平常用的锅式卫星天线十分相像。不仅如此,它们的基本原理也差不多,主要由反射信号的抛物面和接收信号的馈源两大部分组成,通过“锅”的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚集到一点上。对于fast来说,抛物面就是“锅体”,这个点就是馈源舱了,馈源舱距离地面137米,由六根柔性钢索,悬空挂在大锅之中。馈源舱底部平台上安装着馈源接收机,它将聚集的电磁波信号转换为电信号,最终传送到总控室进行数据采集和分析。

  FAST有啥秘密武器么? 

  秘密武器之一——口径大

  自1963年建成以来,腾讯分分彩坐落于波多黎各喀斯特地貌中的阿雷西博射电望远镜,已在世界上接收面积最大的单口径射电望远镜的宝座上雄踞了半个世纪之久。“阿雷西博”的最初口径为305米,20世纪70年代扩建至350米。

  如今,FAST口径达500米,反射面总面积25万平方米,相当于30个标准足球场!口径的大小对于射电望远镜来说至关重要。望远镜的灵敏度,即探测暗弱天体的能力,与其口径的二次方成正比;而其可探测宇宙空间的体积,即大约可探测的天体数目,与其口径的三次方成正比。

  FAST投入使用后,可观测的天体数目将大幅度增加,可以为科学家提供更多更好的观测统计样本,更可靠地检验现代物理学、天文学的理论和模型,它还将搜寻到更多的奇异天体,前途可谓“不可限量”。

  秘密武器之二——会动

  遥远的太空对FAST来说不存在方向上的死角。因为我们的“天眼”并不是“死眼”,它是可以动的。主动反射面可以将局部球面变形成抛物面;6索并联驱动控制系统以及FAST项目核心部件馈源舱内的AB轴机构和6杆并联机器人可以控制馈源接收机进行姿态和位置的调整,从而精确地达到反射面的焦点位置,使馈源接收机获取信号能力达到最佳。就像人的睫状体一样,能够调节眼球并清晰地看清远近物体。

  据专家介绍,哪怕是远在百亿光年外的射电信号,中国“天眼”也有可能捕捉到。打个比方吧,假设你在月球上给爸爸妈妈打了个电话,这是逃不过FAST的“眼睛”的。

  FAST怕啥? 

  这么厉害的FAST有没有什么是它难以忍受的?答案是肯定的。由于FAST灵敏度极高,所以很怕电磁波信号的干扰。FAST望远镜的工作频段是70MHz到3GHz,而生活上我们所用到的一些电器设备的使用频段恰恰涵盖在这个频段,如手机、电磁炉等,所以这类设备一旦在FAST的工作区使用,就会对信号造成干扰,影响观测。

  因此,FAST方圆5公里是一个电磁宁静区,区域内的手机基站全部是关闭的,现场也不能用手机、数码相机,汽车不能用电子打火,包括中巴,都要烧柴油车才行。

  FAST有啥用? 

  有一个数据可以说明,它的意义有多么重大。在诺贝尔奖历史上明确基于天文观测的10项获奖成果中有6项都出自射电望远镜,如脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子等重要天文发现,射电天文学已成为诺贝尔奖的摇篮。

  而FAST为天文学家们提供了“重要天文发现”的机遇。

  在不远的未来,FAST会根据以下科学目标展开观测,为人类获取关于宇宙的新知:1、巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化;2、观测脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;3、主导国际低频甚长基线干涉测量网,获得天体超精细结构;4、探测星际分子;5、搜索可能的星际通讯信号。

  以观测脉冲星为例,脉冲星是高速自转的中子星,具有极其稳定的周期性,某些脉冲星的脉冲周期稳定性比原子钟还要准确,以后,可以在导航中进行应用。大家最关注的探索地外文明也是FAST的科学目标之一,浩瀚的宇宙中有没有外星人的存在,某一天,我们能否对他们sayhi呢,让我们共同期待!

  FAST收到过神秘信号了吗? 

  在最近的一次试观测中,FAST接收到了一颗距离地球1351光年的脉冲星的射电波信号,观测链路已经连通。据相关专家介绍,目前观测到的目标基本都是已经发现过的脉冲星,通过试观测可以不断验证和提高FAST射电望远镜的性能指标,这样的观测将会在未来两年时间内持续地进行,直到望远镜的性能达到最优。

  FAST能服役多久? 

  FAST的设计寿命是30年。国外的望远镜大多都超期服役,阿雷西博望远镜也早就超期服役了!所以,FAST到达使用期限后,经过一些升级改造,还是可以继续使用滴。

  据悉,作为世界最大的单口径射电望远镜,FAST将在未来10年~20年保持世界一流设备的地位。让我们一起为FAST点个大大的赞!