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世界最大望远镜主体合龙:2016年投入使用

世界最大望远镜主体合龙:2016年投入使用

世界最大望远镜主体合龙:2016年投入使用

世界最大望远镜主体合龙:2016年投入使用

环球网1月2日讯:2013年最后一天,位于贵州省平塘县的500米口径球面射电望远镜(简称FAST)主体圈梁合龙,标志着这个世界最大的单口径天文望远镜全面进入设备安装阶段。FAST是我国天文望远镜建设领域的重大突破,预计2016年投入使用,将在未来20-30年保持世界一流设备的地位。由于它的大口径,FAST能让我们看到更远的太空,帮助人类窥探宇宙最初始的面貌。

主体圈梁合龙

2013年12月31日,FAST完成钢结构主动反射面环形支撑圈梁的制造与安装。

当日下午13时30分,整个环形支撑圈梁中最后一个厢梁被缓缓吊起,半个多小时后,厢梁被吊至环形支撑圈梁连接间,精准、稳妥地镶嵌在圈梁的最后一节空位中。

最后,随着中国科学院国家天文台台长、FAST工程经理严俊一声令下,FAST工程中的钢结构主动反射面环形支撑圈梁工程实现合龙。

主动反射面环形支撑圈梁是FAST工艺设备中最关键的一步,在整个FAST工程中犹如人体的骨架,支撑着望远镜。其成功合龙,标志着FAST工程工艺设备将进入全面建设阶段。

90%以上材料自主研制

座落于平塘县“大窝凼”的FAST是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一。项目2008年12月26日奠基,预计2016年9月建成。

国家天文台副台长、主动反射面系统总指挥郑晓年说,“FAST应该说是世界第一大的单口径射电望远镜,从射电望远镜地位来说,如果建成的话,我们可以形象地说,它在射电望远镜中,可以做盟主。跟它可比的就是美国305米的阿雷西博(Arecibo)望远镜,目前是最大的单口望远镜。”

早在1995年,我国天文学家就创造性地提出了在喀斯特洼地中建造500米口径球面射电望远镜的设想,并选址于贵州省黔南州平塘县的大窝凼洼地。FAST利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址,洼坑内创造性地铺设4600块单元组成500米球冠状主动反射面,将首次采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现望远镜接收机的高精度定位。

郑晓年说,平塘FAST工程作为世界领先水平的射电工程,它首先带动了很多技术的发展。“因为没有人做过,所以没有可借鉴的意义。工程建设中的材料、结构、光激电控制和测量等,都有引领和带动作用,基本上没有跟踪和模防。目前,平塘FAST工程90%以上的材料都是我国自己研制的。如果要说有国际合作,那么将是后期工程中的接收机方面,但这也仅仅是合作而已。因为平塘FAST工程,都是我国自主创新的科技基础设施。”

中科院国家天文台的项目负责人之一、平塘县副县长高龙介绍说,FAST项目具有三大自主技术创新:一是在世界上首次利用天然地貌建设巨型望远镜;二是采用主动反射面技术,整个反射面由4600多块可运动的等边球面三角形叶片组成;第三项创新是轻型索拖动馈源支撑技术,将万吨平台降至几十吨,实现了毫米级的动态定位精度。

据悉,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。

有助解开宇宙起源之谜

FAST不仅让中国的天文学家为之振奋,全世界的天文学家也在紧盯着它----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。目前,已经有多个国家的天文学家提交了研究观测计划。

看一眼初始的宇宙、弄清宇宙结构的形成及演化至今的过程,在天文学家眼里,大型射电望远镜是实现这一目标不可缺少的工具。

与目前世界上最大的单口径射电望远镜----美国阿雷西博射电望远镜相比,FAST将为人类带来更大的宇宙观测空间。

“FAST是我们国家在大射电望远镜方面的探索,由于它的大口径,能让我们看到更远的太空,由此也许能解开宇宙形成的一些奥秘,”北京师范大学天文系副系主任杨志良解释,我们现在接收到的光都是宇宙天体很多年以前发出的。如果说FAST建成了,它就能将我们探索宇宙的眼睛投射到更远的太空,大大缩短了信息传达到地球上所花费的时间。

另外,FAST将会使我们的观测范围涵盖从脉冲星、黑洞,到星系、暗物质和暗能量的广泛的天体物理学目标。“由此,我们也许就能探索到宇宙结构的形成及演化的奥秘。”这一众多天文人的梦想也许再过7年就将实现。

可用于寻找外星文明

“在众多的用途中,也许公众比较感兴趣的领域是用来搜寻地外文明。”FAST工程总工程师兼首席科学家南仁东指出,FAST对于人类寻找外星文明的梦想也有重要意义。

南仁东解释说:“我们知道,天体之间的距离是非常遥远的,人马座的比邻星是除太阳外离地球最近的一颗恒星,距离地球4.27光年,所以我们不可能发射一种能够直接到达的探测器去探索它们。”

“而现代电子技术、无线电通信、计算机技术的迅猛发展,为天文学家们搜寻地外文明提供了一种好办法----利用射电波即无线电波寻找地外文明。一旦在遥远的某个恒星上有理性社会及文明存在的话,他们的活动所产生的无线电波(电磁波的一种)就会自觉不自觉地向外发送,并很可能会传到地球。如果我们在地球上建立了这种电磁波的接收装置,就可能接收到外星射电波,从而获得地外文明存在的信息。”

中国望远镜建设赶超世界

从1609年伽利略制作出第一架望远镜到射电望远镜诞生的300多年中,光学望远镜一直是天文观测最重要的工具。不过受到可见光本身特性的局限,光学望远镜在宇宙更深处的观测上是无能为力的。

诞生于20世纪30年代的射电望远镜与以接收可见光进行工作的光学望远镜不同,它依靠接收天体发出的无线电波来工作。由于无线电波可穿透宇宙中大量存在而光波又无法通过的星际尘埃介质,不太会受光照和气候的影响,射电望远镜可以透过星际尘埃全天候、不间断地工作。

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;以及拥有27个射电望远镜的美国甚大天线阵。

近年来,我国在射电望远镜建设方面正在实现赶超。2008年,亚洲最大的65米口径可转动射电天文望远镜工程在上海天文台落成。这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四,能够观测100多亿光年以外的天体,将参与我国探月工程及各项深空探测。

由于单口径射电望远镜建设受到环境和技术局限巨大,人类尝试以多个相对较小的望远镜组成并联阵列来实现更大的观测范围,建设中的SKA项目就是这类望远镜的代表。

15个国家、30个研究机构,自1993年开始就卷入一个雄心勃勃计划中,这便是SKA计划。SKA全称为“一平方公里阵射电望远镜”,试图建造出世界上最强大的射电望远镜阵列。这一阵列将由上百架绵延3000公里的射电望远镜组成,犹如一个**麦田怪圈。

中国、澳大利亚、南非、阿根廷都曾参与到SKA项目的选址之争。这一旷日持久的项目直到2012年才确定落户南非和澳大利亚。该项目预计总投资15亿欧元,根据计划将于2022年投入运营。

中国的FAST项目原本就计划作为SKA的一部分,但国际合作项目阻力重重的状况下,FAST最终独立出来。

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