世界最大的天眼在贵州【世界第一“天眼”落户贵州】
时间：2020-02-17 07:28:42 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
凭借相当于30个足球场大小的天线接收面积，FAST的综合性能将超出目前世界上最强大的射电望远镜10倍 12月26日，中国天文学家在贵州省平塘县正式启动了全球最大射电望远镜“FAST”工程的建设。
这个口径500米的射电望远镜，将架设在当地一处名叫“大窝凼”的喀斯特洼地之中，是世界上正在建造及计划建造中口径最大、探测能力最强的单口径射电望远镜。
项目首席科学家、中国科学院国家天文台研究员南仁东告诉《中国新闻周刊》，与目前世界上最大的单口径射电望远镜、美国建造在波多黎各的口径305米望远镜相比，FAST的综合性能将提高10倍左右，在未来20〜30年保持世界领先地位。
“70年翻不动一页书”
与人们熟悉的望远镜不同，射电望远镜既没有高高竖起的望远镜镜筒，也没有物镜、目镜，看上去更像是一口大锅。
“这是因为它接受的不是可见光，而是天体射出的无线电波。”南仁东说，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眼睛可以感知的一部分。
射电望远镜正是将那些看不见的电磁波，通过天线收集起来，然后传送给接收系统放大并转变成仪器能够记录的信号，供天文学家分析。自美国贝尔实验室的卡尔・央斯基1933年接收到来自银河系的射电信号以来，近代天文学许多重大发现都基于射电天文学的发现。
巨大的天线是射电望远镜最显著的标志，它的种类很多，有抛物面天线、球面天线、螺旋天线等，最常用的是抛物面天线，也就是我们看见的“大锅”。天线对射电望远镜来说，就好比眼睛，它的作用相当于光学望远镜中的物镜，负责收集微弱的宇宙无线电信号。
但来自太空的无线电信号极其微弱，70多年来所有射电望远镜收集的能量加在一起还翻不动一页书。
因此，天文学家一直试图建造巨型射电望远镜，因为望远镜越大，收集到的信号越多。但由于自重和风载引起的形变，传统的可转动射电望远镜的天线最大口径只能做到100米，否则收集到的信号就无法准确地聚焦到接受系统上。
30个足球场大的天然锅架
人工制造遇到难题后，天文学家们把目光转向了地球上固有的地形地貌――利用天然的洼地作为支架，建造巨型射电望远镜。于是，这就有了既不架在山顶，也不像“哈勃”那样遨游太空，而是架在洼地中的FAST。
从1994年起，天文学家们就开始寻找适合建造FAST的台址。最终从黔南近400个洼地中选中了大窝凼。
大窝凼距离平塘县城约85公里，是喀斯特地貌所特有的一大片漏斗天坑群。周围三座山峰呈三足鼎立之势，每座距离都在500米左右，中间的洼地正好形成一个天然的锅架，又大又圆，刚好可以稳稳当当地盛下FAST这口大锅。
“大窝凼不仅是一个天然的洼地可以架设望远镜，而且洼地中均有通向地下水系的通道，可以保障雨水向地下渗透，不在表面淤积、腐蚀和损坏望远镜。”南仁东说。
此外，这一带只有十几户村民，附近没有集镇和工厂，在5公里半径之内没有一个乡镇，可以确保电波环境不受干扰，有利于太空观测。
“利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址，是我们全新的设计思路。”南仁东说，“这开创了建造巨型射电望远镜的新模式。”
南仁东告诉《中国新闻周刊》，工程人员将在洼坑内先用约10000根钢索连成一张大网，然后在上面铺设4600多块三角形的反射板，最终形成一个巨型反射面，即FAST的天线。天线的接收面积达到20万平方米，相当于30个足球场，犹如一只镶嵌在地面的巨大“天眼”，性能将大大超过传统的射电望远镜。
反射板由促动器控制，可以进行整个反射面的主动变形。此外，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。也就是说，这个巨大的“天眼”还可以根据需要在洼地上转动。
据悉，这项重大科学工程的投资为6.67亿元人民币，预计2014年建成。建成后，每年的运行维护费用大约6000万元。与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米口经射电望远镜相比，南仁东说，FAST的灵敏度提高了约10倍。灵敏度是衡量射电望远镜性能的重要指标之一，它是指射电望远镜“最低可测”的能量值。
寻找地外文明
那么，FAST建成后，天文学家能够利用它具体做些什么呢？
南仁东说，作为一个多学科基础研究平台，它将在宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等众多基础研究领域提供发展和突破的机遇，也将推动中国高科技领域的发展。据他介绍，FAST可以将视界延伸至宇宙边缘，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体；还可以用一年时间巡视约7000颗脉冲星，并有望发现奇异星和黑洞双星等。
此外，对于长久以来困扰人类的地外文明疑问，FAST将搜寻识别可能的星际通讯信号，或许能帮助科学家揭开地外文明的“冰山一角”。
早在1960年，天文学家弗兰克・德雷克就领导一项名为“奥兹玛”的计划，搜寻地外文明的信号。他使用一台口经26米的射电望远镜进行了几个月的观测，但结果一无所获。
1974年11月16日，美国设在波多黎各的305米口径射电望远镜落成，作为落成典礼的一部分，天文学家用它向武仙座球状星团M13发出了一封“地球电报”。这个信号需要2万4千年才能到达。这是人类第一次有意识地向宇宙的其他部分表明自己的存在。
“寻找地外文明的学科风险是不言而喻的，但它一旦成功，将使人类所有的科学成就黯然失色。”南仁东说，“所以科学界的探索、发达国家政府与民间对此的投入也从未停止。”
目前，天文学家认为，与地外文明通讯的唯一可行的方法，就是寻找来自地外文明的信号。它比发射探测器去登门拜访外星人要可行得多。
在这类观测项目中，凤凰计划最为著名。它始于1994年，正使用射电望远镜对来自邻近的大约 1000 颗类太阳星周围的无线电信号进行系统的搜索和证认。
“巨大的FAST也许会给我们巨大的机遇。”南仁东说，即使没有那份运气，也可以像美国宇航局微波巡视计划那样，同时扫描上亿个频率，诊断微弱的空间窄带讯号，其国家安全方面的价值不言自明。
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