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世界最大的单口径射电望远镜在中国!领先世界20年

这个被称为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜—— 500 米口径球面射电望远镜( FAST ),坐落在贵州黔南州平塘县可度镇金科村“大窝凼”,相当于 30 个足球场的大小。它将在未来20年至30年内保持世界领先地位。2016年9月25日,中国天眼正式启用,国庆期间曾接待 79.66 万人次参观!

下面,我们就扒一扒射电望远镜是个什么鬼。

首先看定义。射电望远镜(radio telescope)是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备,可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。包括收集射电波的定向天线,放大射电信号的高灵敏度接收机,信息记录﹑处理和显示系统等。

然后看射电望远镜之最。

世界最大的单口径射电望远镜在中国!领先世界20年

1.亚洲最大。2012年10月28日,亚洲最大的全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成。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。

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2.世界上第一架专门用于天文观测的射电望远镜。1931年,美国贝尔实验室的央斯基用天线阵接收到了来自银河系中心的无线电波。随后美国人格罗特·雷伯在自家的后院建造了一架口径9.5米的天线,并在1939年接收到了来自银河系中心的无线电波,并且根据观测结果绘制了第一张射电天图。射电天文学从此诞生。雷伯使用的那架天线是世界上第一架专门用于天文观测的射电望远镜。

3.20世纪60年代天文学的四项重要发现:脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子。这被称为“四大发现”,都与射电望远镜有关。

世界最大的单口径射电望远镜在中国!领先世界20年

4.最早的综合孔径射电望远镜.1962年,英国剑桥大学卡文迪许实验室的马丁·赖尔(Ryle)利用干涉的原理,发明了综合孔径射电望远镜,大大提高了射电望远镜的分辨率。其基本原理是:用相隔两地的两架射电望远镜接收同一天体的无线电波,两束波进行干涉,其等效分辨率最高可以等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。赖尔因为此项发明获得1974年诺贝尔物理学奖。

5.世界上最大的可跟踪型经典式射电望远镜。其抛物面天线直径长达100米,安装在德国马克斯·普朗克射电天文研究所。

6.世界上最大的非连续孔径射电望远镜。是甚大天线阵,安装在美国国立射电天文台。

7.世界上最大的可转抛物面射电望远镜。1946年﹐英国曼彻斯特大学开始建造直径66.5米的固定抛物面射电望远镜﹐1955年建成当时世界上最大的76米直径的可转抛物面射电望远镜。

世界最大的单口径射电望远镜在中国!领先世界20年

8.世界上观测时间最多、观测质量最高的地面甚长基线干涉射电望远镜。是美国80年代以来投入使用的最先进新一代射电望远镜。1967年出现的甚长基线干涉观测技术迅速完善、成熟,逐步形成由几个国家的多台射电望远镜共同组成甚长基线干涉网。而美国凭借它的强大的国力和辽阔的疆土,在1970年开始考虑建造完全在美国领土上的专用甚长基线干涉阵。经过十年的研究,由加州理工学院、伊利诺斯大学和国立射电天文台在1980年9月提出方案,10月在格林班克国立射电天文台敲定甚长基线干涉阵计划。甚长基线干涉阵1986年开始建造,1993年5月最后完成。最初的观测实验在1987年10月美国的超常基线阵列(VLBA)由10个抛物天线组成,横跨从夏威夷到圣科洛伊克斯8000千米的距离,其精度是哈勃太空望远镜的500倍,是人眼的60万倍。它所达到的分辨率相当让一个人站在纽约看洛杉矶的报纸。

9.目前世界上分辨率最高、最灵敏的甚长基线干涉网。欧洲甚长基线干涉网是目前世界上分辨率最高、最灵敏的,它不仅包括好几个欧洲的特大型单天线射电望远镜,还邀请了中国和南非参加,使基线扩大了好几倍。高分辨率是天文学家追求的目标,在理论上干涉仪的两面天线间距可以达到几百千米、几千千米甚至几万千米,那么分辨率就可以提高几万倍,甚至几十万倍。但是如何实现各个射电望远镜之间的连接是一个难题,用馈线连接或是微波接力的方式都不行。天文学家想出的办法是:取消任何连接。用一种神奇的干涉仪叫做甚长基线……

10.世界最大的射电望远镜阵。中国、日本、韩国三国科学家正利用他们共同构建的世界最大射电望远镜阵,探测银河系结构、超大质量黑洞等深空奥秘。三国天文学界在各自独立开发的射电天体探测网基础上,整合了东亚地区直径约6000公里范围内19台射电天文望远镜,覆盖了从日本小笠原、北海道至中国乌鲁木齐、昆明的广阔地域,成为世界上最庞大的射电天文观测网络。如果配合日本“月亮女神”绕月卫星上搭载的观天设备,这个望远镜阵的直径将会扩展到2.4万公里。

11.日本空间VIBI网。

12.中国科学院VLBI网是测轨系统的一个分系统,它目前由上海25米、北京50米、昆明40米和乌鲁木齐25米的4台射电天文望远镜,以及上海数据处理中心组成。分辨率相当于口径为3000多公里的巨大的综合望远镜,测角精度可以达到百分之几角秒,甚至更高。

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