液壓扳手新聞官網(wǎng)m.addisontxroofing.com新聞導(dǎo)讀:25日，世界上最大的單口徑巨型射電望遠(yuǎn)鏡——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣宣布落成啟用。

　　這個(gè)中國(guó)最大的天文工程，將傾聽(tīng)來(lái)自遙遠(yuǎn)宇宙最輕柔的“呢喃”：能夠接收到137億光年以外的電磁信號(hào)，獲取并分析各種宇宙信息，挖掘隱藏在星空深處的無(wú)窮奧秘。

　　既是世界上最大的單口徑巨型射電望遠(yuǎn)鏡，也擁有國(guó)際一流的靈敏度和綜合性能

　　FAST給人的第一感覺(jué)就是大：直徑500米，高差173米，從空中俯瞰，它就像一口由群山環(huán)抱的“超級(jí)大鍋”。

　　“鍋面”——巨大的球冠形反射面；“鍋”正中央懸空的“盒子”——饋源艙；支撐“鍋”的無(wú)數(shù)道線——索網(wǎng)等支撐結(jié)構(gòu)。一點(diǎn)一面多線，看似纖細(xì)簡(jiǎn)單，卻牢牢撐起了這個(gè)龐然大物，并保障了其高超的靈敏度和綜合性能。

　　洼坑內(nèi)鋪設(shè)的500米球冠狀主動(dòng)反射面是FAST望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵組成部分，共有4450塊反射面板單元，有近30個(gè)足球場(chǎng)大。每塊反射面單元邊長(zhǎng)為10.4米至12.4米，重427.0千克至482.5千克，厚度約1.3毫米。“由索網(wǎng)結(jié)構(gòu)支撐的反射面通過(guò)反射聚焦，將射電信號(hào)聚攏到一點(diǎn)上。鋪設(shè)一塊塊反射面單元就花了11個(gè)月。”FAST工程總工藝師王啟明說(shuō)。

　　索網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)隨著天體的移動(dòng)自動(dòng)變化，帶動(dòng)鋼索網(wǎng)上活動(dòng)的4450個(gè)反射面板產(chǎn)生變化。“球冠反射面在射電源方向形成300米口徑瞬時(shí)拋物面，將望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)移動(dòng)到拋物面的焦點(diǎn)上，可以觀測(cè)到40°天頂角內(nèi)任意方向的天體。”

　　射電信號(hào)聚焦的一點(diǎn)就是“鍋底”正上方懸掛的饋源艙，饋源艙下平臺(tái)安裝著FAST用來(lái)接收宇宙外來(lái)信號(hào)的饋源接收機(jī)，通過(guò)它把數(shù)據(jù)傳輸出去。“與國(guó)外的射電望遠(yuǎn)鏡不同，F(xiàn)AST的饋源艙可以移動(dòng)。”FAST工程饋源支撐系統(tǒng)副總工李輝說(shuō)，“我們的創(chuàng)新之處還在于，將一直以來(lái)萬(wàn)噸級(jí)的饋源平臺(tái)重量降至30噸。”

　　“沒(méi)有精密測(cè)控，F(xiàn)AST會(huì)變成癱瘓的植物人。”FAST工程測(cè)量與控制系統(tǒng)總工朱麗春說(shuō)，以饋源艙的測(cè)控精度為例，進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，僅僅一個(gè)移動(dòng)艙體的簡(jiǎn)單過(guò)程，都要經(jīng)過(guò)三級(jí)精密測(cè)控。“大鍋”里還佇立著24個(gè)放置激光全站儀的基墩，這是進(jìn)行位置基準(zhǔn)的重要設(shè)備，工程師們用梅花樁將其打到了地面的基巖，經(jīng)過(guò)3年測(cè)試，達(dá)到了1毫米的穩(wěn)定性。

　　與號(hào)稱(chēng)“地面最大的機(jī)器”的德國(guó)波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡靈敏度提高約10倍；與美國(guó)“阿雷西博”305米望遠(yuǎn)鏡相比，其綜合性能提高約10倍，并將在未來(lái)10年到20年保持國(guó)際一流設(shè)備的地位。

　　選址始于1994年，從前期選址到設(shè)計(jì)研發(fā)、后期維護(hù)都由中國(guó)科學(xué)家完成

　　“從選址開(kāi)始，F(xiàn)AST的建造就充滿(mǎn)艱辛不易。”臺(tái)址與觀測(cè)基地系統(tǒng)總工程師朱博勤說(shuō)。作為我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大科學(xué)裝置，F(xiàn)AST由中國(guó)科學(xué)家創(chuàng)新設(shè)計(jì)、研發(fā)制造、組織施工。

　　FAST選址工程始自1994年。“這是件異常復(fù)雜的事情，既要考慮電磁波環(huán)境、地質(zhì)條件，還要考慮造價(jià)問(wèn)題。”朱博勤回憶，“在排除了火山口、礦坑和隕石坑等低洼地形后，鎖定了喀斯特地貌。”科學(xué)家們總共考察了400多個(gè)洼地，經(jīng)過(guò)反復(fù)比較論證，最終選定貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)金科村的大窩凼洼地。“我們確認(rèn)，這里是建造FAST最完美的地點(diǎn)。”

　　此后，F(xiàn)AST的創(chuàng)意經(jīng)過(guò)10多年反復(fù)錘煉，其間對(duì)主動(dòng)反射面、光機(jī)電一體化的饋源支撐系統(tǒng)、高精度的測(cè)量與控制、接收機(jī)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)14年的合作研究，凝聚了來(lái)自多家科研單位的眾多中國(guó)科學(xué)家的創(chuàng)新研究。

　　為了做好FAST的后期維護(hù)，F(xiàn)AST的細(xì)節(jié)處處透露著科學(xué)家的用心。湊近大鍋“鍋面”觀察，三角形的反射面板是白色半透明的，布滿(mǎn)了小孔。側(cè)耳傾聽(tīng)，還有微風(fēng)穿過(guò)面板產(chǎn)生的輕微哨聲。“每塊面板的50%面積都是鏤空的。”王啟明說(shuō)，考慮到貴州多雨的氣候，這種設(shè)計(jì)能夠讓雨點(diǎn)穿過(guò)面板，落入地面，不會(huì)影響反射面。“漂浮物和小顆?？梢酝ㄟ^(guò)面板直接過(guò)濾，大的物體也能被定期直接清理。這種透風(fēng)的設(shè)計(jì)，還能夠減少大氣流動(dòng)對(duì)電波接收的干擾，透光的性能也不妨礙‘鍋底’植被的生長(zhǎng)，可謂一舉多得。”王啟明說(shuō)，這種工藝并不會(huì)影響觀測(cè)效果。

　　FAST的靈敏度非常高，極易受到電磁干擾。“除了對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行電磁屏蔽專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，還要保護(hù)臺(tái)址周邊寧?kù)o的電波環(huán)境。”FAST工程副總經(jīng)理、辦公室主任張蜀新說(shuō)，為保護(hù)FAST免受電磁干擾，2010年12月電磁兼容工作組成立，負(fù)責(zé)電磁環(huán)境的保護(hù)和無(wú)線電干擾的協(xié)調(diào)。貴州省也制定了《貴州省500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡電磁波寧?kù)o區(qū)保護(hù)辦法》，已于2013年起實(shí)施。“未來(lái)人們想要進(jìn)入FAST區(qū)域，是絕對(duì)不允許攜帶手機(jī)和照相機(jī)等電子設(shè)備的。”

　　能觀測(cè)到更多天體，有助于研究宇宙起源、尋找地外文明

　　“建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡，越大越好。”王啟明說(shuō)。FAST望遠(yuǎn)鏡的靈敏度，也就是觀測(cè)暗弱天體的能力，和其口徑的二次方成正比。其可觀測(cè)宇宙空間的體積，即大約可觀測(cè)的天體數(shù)目，和其口徑的三次方成正比。“FAST投入使用后，可觀測(cè)的天體數(shù)目將大幅度增加，可為科學(xué)家提供更多更好的觀測(cè)統(tǒng)計(jì)樣本。”

　　身形龐大的FAST背負(fù)重大科學(xué)任務(wù)。據(jù)FAST工程副總工藝師孫才紅介紹，F(xiàn)AST將觀測(cè)宇宙中的中性氫，“這有助于研究宇宙大尺度物理學(xué)，以探索宇宙起源和演化。”脈沖星觀測(cè)也是FAST的重點(diǎn)，“脈沖星是恒星演化的最后階段，通過(guò)對(duì)它的觀測(cè)可以研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律”。此外，還要研究主導(dǎo)國(guó)際低頻甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量網(wǎng)，獲得天體超精細(xì)結(jié)構(gòu)。“FAST也擔(dān)負(fù)著尋找地外文明的任務(wù)，探測(cè)星際分子，搜索可能的星際通訊信號(hào)，包括大家最感興趣的外星人。”孫才紅說(shuō)。

　　未來(lái)3至5年，F(xiàn)AST的重點(diǎn)工作是調(diào)試和試觀測(cè)工作。“并不是說(shuō)今天建成了，明天就能立刻‘下鍋炒菜’。”朱博勤說(shuō)，對(duì)于系統(tǒng)高度復(fù)雜的FAST來(lái)說(shuō)，建成并不代表了它的性能已經(jīng)達(dá)到了最優(yōu)。

　　“反射面由球狀變?yōu)閽佄锩娴淖冃芜^(guò)程，以及饋源艙的移動(dòng)精度，都還需要進(jìn)一步調(diào)試。”據(jù)他介紹，科學(xué)家們還將利用FAST對(duì)已被發(fā)現(xiàn)的脈沖星進(jìn)行觀測(cè)，以此驗(yàn)證望遠(yuǎn)鏡的各項(xiàng)指標(biāo)，為發(fā)現(xiàn)新的脈沖星做準(zhǔn)備。“科學(xué)家總是希望能夠獲得高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，所以未來(lái)將通過(guò)調(diào)試和試觀測(cè)，以達(dá)到望遠(yuǎn)鏡的最佳性能。我們當(dāng)然也期待過(guò)程中會(huì)有一些令人驚喜的發(fā)現(xiàn)。”

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