探秘中国“天眼”

中国航天 · 2016-11-22 19:27:48

23日，我国建设的世界最大单口径球面射电望远镜的重要设备——反射面单元面板第一批1000个单元“就位”，开始在贵州省黔南进行现场拼装。　　这只被誉为中国“天眼”的超级望远镜单口径500米，接收面积相当于近30个足球场。中国“天眼”为何选址黔南？长啥样？有哪些“本领”？它能找到“外星人”么？让我们一起走近这一超级射电望远镜（英文简称：FAST）。　　遥望百亿光年星际　　射电望远镜，可不是肉眼观测的普通望远镜，它是当今世界上最顶尖级的太空望远镜。　　射电，是比红外线频率更低的电磁波段。射电望远镜，跟收卫星信号的天线锅类似，通过锅的反射聚焦，把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。　　“宇宙空间混杂各种辐射，遥远的信号像雷声中的蝉鸣，没有超级灵敏的‘耳朵’，根本就分辨不出来。”中国科学院国家天文台FAST工程首席科学家、总工程师南仁东说。　　半个多世纪以来，所有射电望远镜收集的能量尚翻不动一页纸。　　要想获得更远、更微弱的射电，“阅读”到宇宙深处的信息，就需要更大口径的射电望远镜。简言之，就是“锅”越大，星际穿越的距离就越远。　　专家们指出，与德国波恩100米望远镜相比，FAST灵敏度提高约10倍。这意味着，远在百亿光年外的射电信号，FAST也有可能“捕捉”到。　　中国“天眼”“眼窝”深　　打开卫星地图，贵州平塘县的地貌好似布满褶皱的大象皮肤。再提高分辨率，就能看到大大小小的“漏斗”——“天坑”群。其中有一个就是科学家寻觅十载为这个最大望远镜找的“家”。　　天文学家在思考：如何利用天然的洼地作为支架，建造巨型射电望远镜。　　1993年，包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议，旨在回溯原初宇宙，解答天文学中的众多难题。1995年底，射电“大望远镜”中国推进委员会，提出了利用贵州喀斯特洼地建造球反射面的“喀斯特工程”概念。　　此后，科学家们在当地居民的帮助下，跋山涉水勘察选址。经过反复筛选，最终在平塘县克度镇找到了“大窝凼”——最适合硕大“天眼”的深深的“眼窝”。　　来到“大窝凼”，你会发现总面积达25万平方米的反射面看起来像一口超级“大锅”。　　FAST项目馈源支撑系统总工程师孙才红说，反射面单元面板将固定在上万根钢索上，安装完成后整个反射面其实是悬在半空中的，有螺旋状公路一直通达“凼”底，供车辆和人员维护设备时通行。反射面与地面之间的空隙今后还会恢复植被，保护环境。　　这口500米口径的大“锅”，是口名副其实的“变形金锅”。　　“‘变形金锅’会动。FAST的索网结构可以随着天体的移动自动变化，带动索网上活动的4450个反射面板产生变化，足以观测到任意方向的天体，同时，馈源舱也随索网一同运动，采集反馈信息。”面板单元技术总师、中国电科研究员级高级工程师郑元鹏说。FAST能够把近30个足球场这么大的接收面积里收集的信号，聚集在药片大小的空间里。　　能否看到“外星人”？　　FAST工程进展牵动着天文学家和天文学爱好者的“神经”。　　中国天文学会理事长、中国科学院院士武向平表示，在天文观测方面，中国长期以来在世界上没有占据很前沿的位置。如果没有观测数据积累，总是用别人“二手的东西”，即使做了研究，也很难出彩。FAST建成后将弥补我国在观测领域的不足。　　FAST那么灵敏，它能接收到遥远的世界里发过来的极其微弱的“外星人”的信号，甚至找到“外星人”么？　　“FAST能从宇宙的今天看到很远的地方去，有助揭开宇宙起源之谜，甚至是‘地外文明’。”武向平说。　　在天文专家赵之珩认为，射电波段的观测，推动了地球人对宇宙的理解，如20世纪60年代四大发现：宇宙微波背景辐射、类星体、脉冲星和星际有机分子。现代天文学上的“两暗一黑”（即暗物质、暗能量、黑洞）还存在着许多的谜团。FAST接受和放大它们发来的微弱信号，有助于揭开这些谜团。　　中国天文学会会员、天津市天文学会理事史志成表示，FAST是我国具有自主知识产权的科学设备，对国际同类设备将保持20年以上领先水平。它将探测宇宙中遥远的信号、物质，例如电磁波、微波、激光、宇宙中的各种气体、有机物、星际物质、恒星等的辐射信息。它将对脉冲星、类星体等各种暗弱辐射源进行更精密观测，对它们的物质结构、产生机制进行深入探索，有望对认识宇宙起源与演化过程作出贡献。　　“宇宙中的生命体或高智商‘外星人’若存在，他们的产生、遗留之信息，若存在于浩瀚天宇中，也有可能被FAST探测并接收到。”史志成说。

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