这台65米的射电天文望远镜如同一只灵敏的耳朵,能仔细辨别来自宇宙的射电信号。它覆盖了从最长21厘米到最短7毫米的8个接收波段,涵盖了开展射电天文观测的厘米波波段和长毫米波波段,是中国口径最大、波段最全的一台全方位可动的高性能的射电望远镜,总体性能仅次于美国的110米射电望远镜、德国的100米射电望远镜和意大利的64米射电望远镜。
望远镜采用的修正型卡塞格伦天线能在方位和俯仰两个方向转动,下方轨道上有6组共12个轮子驱动天线的方位转动,上方的俯仰大齿轮控制天线的俯仰运动,这使得望远镜可以以高精度指向需要观测的天体和航天器,其最高指向精度优于3角秒。 望远镜的主反射面面积为3780平方米(相当于9个标准篮球场),由14圈共1008块高精度实面板拼装成,每块面板单元精度达到0.1毫米,代表了国内大尺度高精度面板设计与制造技术的最高水平。
主反射面的安装则采用了国内首创的主动面技术,在面板与天线背架结构的连接处安装有1104台高精度促动器,用以补偿跟踪观测时重力引起的反射面变形,提高高频观测的天线接收效率。促动器的单位精度可达15微米,即一根头发丝直径的一半左右。
望远镜坐落的轨道由无缝焊接技术全焊接而成。这是国内首次采用全轨道焊接技术,解决了轨道焊接变形等多项技术难题。
首个信号-距地球3.7万光年
养在佘山“深闺”数年的一位探索宇宙奥秘的世界级“高手”,昨天正式“出山”。不必受限于天气的好坏,凭借它多个波段的“耳朵”,这座亚洲最大、总体性能世界第四的大型射电望远镜,可以灵敏地“倾听”来自宇宙深处各类天体发出的射电信号,进而展开测量和研究。
昨天下午,该望远镜接收到了首个信号,它来自距离地球3万7千光年的区域。
口径可转动射电天文望远镜
为了争取国际最大规模的射电望远镜合作计划来华,中国正在贵州省“筑巢引凤”,建设全球最大的射电望远镜。这是中国2007年批准立项的500米口径球面射电望远镜(FAST)项目,日前已经在贵州省开始基建,项目总投资6.27亿元,建设期5年半,已于2011年3月正式开工建设,预计于2016年9月建成。建成之后不仅将成为世界第一大单口径天文望远镜,并将在未来20年至30年内保持世界领先地位。 中科院院士、原国际天文学联合会副主席叶叔华表示,FAST最大的技术成就是解决了球面镜随时变抛面镜这一难点,中国是世界上首个掌握该技术的国家。选择贵州省,是因为要做一平方公里大口径的射电望远镜,估计要有30个望远镜拼在一起。中国贵州有很多巨大的山谷,足可以放这样一个望远镜。 科学家们自1994年提出项目建设规划后,就苦苦搜寻、反复论证近10年,才确认大射电望远镜FAST探测基地落户在贵州省平塘县一片名为大窝凼的喀斯特洼地。“大窝凼不仅具有一个天然的洼地可以架设望远镜,而且喀斯特地质条件可以保障雨水向地下渗透,而不在表面淤积,腐蚀和损坏望远镜”,FAST工程办公室副主任张海燕说。 这里是喀斯特地貌所特有的一大片漏斗天坑群——它就像一个天然的“巨碗”,刚好盛起望远镜如30个足球场面积大的巨型反射面,望远镜建成后,将会填满这个山谷。 由于望远镜坐落于“大窝凼”凹坑内,所以非常适合观测。另外,大射电望远镜的观测虽然不受天气阴晴影响,但在选址中对无线电环境要求很高。调频电台、电视、手机以及其他无线电数据的传输都会对射电望远镜的观测造成干扰,就好像在交头接耳的会议上无法听清发言者讲话一样。大射电望远镜项目要求,台址半径5公里之内必须保持宁静,电磁环境不受干扰。
张海燕说,大窝凼附近没有集镇和工厂,在5公里半径之内没有一个乡镇,25公里半径之内只有一个县城,是最为理想的选址。有了FAST,边远闭塞的喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心,成为把贵州展现给世界的新窗口。 中国为建超级天文望远镜,将搬迁近万名当地居民。中国官方报道说,当地政府已经着手搬迁事宜,提出对搬迁居民经济补偿和住房帮助。报道透露,贵州省水库和生态移民局按照每人1.2万元标准进行补助;贵州省民宗委按照每户1万元标准对少数民族住房困难户进行补助。 7月3日,位于中国贵州省内的500米口径球面射电望远镜(FAST),顺利安装最后一块反射面单元,标志着FAST主体工程完工,进入测试调试阶段。FAST主动反射面由4450块反射面板单元组成,面积约25万平米,近30个标准足球场大小,用于反射无线电波。据介绍,FAST旨在实现大天区面积、高精度的天文观测,其科学目标包括巡视宇宙中的中性氢、观测脉冲星、探测星际分子、搜索可能的星际通讯信号等,其应用目标是在日地环境研究、搜寻地外文明、国防建设和国家安全等国家重大需求方面发挥作用。 [4] 其他项目
当代先进射电望远镜有:以德意志联邦共和国100米望远镜为代表的大﹑中型厘米波可跟踪抛物面射电望远镜;以美国国立射电天文台﹑瑞典翁萨拉天文台和日本东京天文台的设备为代表的毫米波射电望远镜;以即将完成的美国甚大天线阵。 卫星天线相似,单口径500米,犹如一只巨大的“天眼”,将探测遥远、神秘的“地外文明”。千百年来人类大多是通过可见光波段观测宇宙。事实上,天体的辐射覆盖整个电磁波段,而可见光只是其中人类可以感知的一部分。 该射电望远镜可以用来监听外太空的宇宙射电波,其中包括可能来自其他智能生命的“人工电波”;在电力充足的条件下,这只巨大的“天眼”还能发送电波信号,几万光年远的“外星朋友”将有可能收到来自中国的问候。
可寻找第一代诞生的天体
据FAST工程办公室研究人员介绍,项目建成后,它将使中国的天文观测能力延伸到宇宙边缘,可以观测暗物质和暗能量,寻找第一代天体。
其能用一年时间发现数千颗脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律。而且无需依赖模型精确测定黑洞质量就可以有希望发现奇异星和夸克星物质;可以通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波;还可能发现高红移的巨脉泽星系,实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破。
用于太空天气预报
FAST还将把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘,将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星计时阵,为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。 同时,可以进行高分辨率微波巡视,以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号,作为被动战略雷达为国家安全服务。还可跟踪探测日冕物质抛射事件,服务于太空天气预报。 带动中国制造技术发展
FAST研究涉及了众多高科技领域,如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域,如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对中国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。
服务中国航天项目
65米射电望远镜作为我国乃至世界上一台主干观测设备,将在射电天文、天文地球动力学和空间科学等多个领域中取得一流的科学成果,将执行探月工程三期的VLBI测定轨和定位任务,以及我国未来月球和火星探测等各项深空探测任务,同时用于射电天文观测等多项科学研究。它作为一个单元参加中国VLBI网,将使其灵敏度提高42%。参加欧洲VLBI网,将使其灵敏度提高15%—35%。作为东亚VLBI网中口径最大的天线,它将起到主导作用。此外,该望远镜将进一步提升我国深空测定轨能力,为嫦娥探月工程和更长远的深空探测等国家重大战略需求服务。 [5] 抛物面天线将更普遍地并入或扩大为甚长基线﹑连线干涉仪和综合孔径系统工作。随著设计﹑工艺和校准技术的改进﹐将会有更多﹑更精密的毫米波望远镜出现。综合孔径望远镜会得到发展以期获得更大的空间﹑时间和频率覆盖。甚长基线干涉系统除了增加数量外,预期最终将能利用定点卫星实现实时数据处理,把综合孔径技术同甚长基线独立本振干涉仪技术结合起来的甚长基线干涉仪网和干涉仪阵的试验,很可能孕育出新一代的射电望远镜。 您见过口径达到500米,“塞满”整个山谷的望远镜吗?这就是世界上最大单口径射电望远镜——已于2008年12月底在我国正式开工建设的、相当于30个足球场大的FAST望远镜。
不仅中国的天文学家为之振奋,全世界的天文学家也在紧盯FAST——寄希望于这个最大的“天眼”或许能找到外星人,并解开宇宙起源之谜。
FAST设计综合体现了我国高技术创新能力,代表了我国天文科学领域先进水平,并将在未来20年至30年内保持世界领先地位。 [6]
FAST为国家重大科学工程,比世界上最大的美国阿雷西博天文望远镜观测面积大幅增加,灵敏度提高了2.25倍。
位于美国新墨西哥州沙漠中的甚大天线阵(VLA),由27面架设在铁轨上的口径25米的天线组成,排列成Y字形。 位于格陵兰的格陵兰望远镜次毫米波特长基线干涉仪。
日本的VSOP,利用日本HALCA卫星携带的8米射电望远镜与地面上的射电望远镜组成干涉仪。 位于美国西弗吉尼亚州坡卡洪塔县绿岸的绿堤望远镜,天线尺寸为100米x110米。
中国北京市密云县密云水库北岸国家天文台,50米口径射电望远镜。 日本野边山宇宙电波观测所的45米射电望远镜和野边山毫米波阵列。
位于法国南赛Nançay观测站,1964年建成。