7月3日,世界上最大的在建射电望远镜(简称FAST)经过五年多的建设,在贵州黔南如期竣工,将于9月底投入使用。作为世界上最大的单孔径射电望远镜,FAST的探测灵敏度有望比世界上最先进的阿雷西博望远镜高出近2.5倍,可以将中国与空之间的测控能力从月球扩展到太阳系外缘,将deep 空通信数据的下行速率提高数倍,在未来20-30年内保持世界级的地位。
回忆去年8月,我有幸去营地探索FAST项目的进展,看到FAST项目的巨大复杂性令人震惊;还有工程建设人员,多是中科院的科学家和高级技术人员,能在山区,在贫瘠简陋的环境里呆上几年,坚持艰苦创业奋斗。当时他们既觉得不可思议,又极其感动。现在,这个堪称“中国奇迹”的伟大工程将全面完成,它将帮助人类探索宇宙的奥秘,揭开宇宙起源的奥秘,让人倍感自豪。
FAST望远镜位于中国贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克都镇金科村大佛堂洼地。该凹陷位于北纬25.647222度,东经106.85583度,直径约800米。在平塘县东北约85公里,罗甸县西南约45公里。有12个不同大小的天坑分布在多山的奇妙的贵州南部,最高海拔1137米,最低海拔548米。这些天坑以戴天河天坑为中心,形成了一批宏伟的大型天坑群。坑底原始森林郁郁葱葱,珍稀野生动植物种类繁多,到处都是壳斗科、樟科、玄参科、景天科等原生植被。森林覆盖率90%以上,还有猕猴、穿山甲、狍子、红腹金鸡、岩羊等。,是国家二级、三级保护动物,随处可见;地下河穿山而过,鸟兽在其中游弋。
自1994年以来,中国科学院遥感研究所对FAST的选址进行了10多年的搜索。经过反复筛选,我们终于找到了平塘县可都镇的“大巢”,这是最适合巨大“天眼”的深“眼窝”。建造FAST望远镜的大戴河天坑深534米,南北长1800米,东西径1700米,底部面积80万平方米。根据研究数据,它是世界上最大的洞。选择“大佛堂”有三个原因。一是地形最接近FAST的形状,开挖量最小;第二,这里的岩溶地质可以保证雨水渗入地下,不会沉积在地表,损坏腐蚀望远镜;第三,射电望远镜需要一个“安静的土壤”,大佛堂附近方圆5公里内没有乡镇,所以射电环境比较理想。悬崖陡峭,山麓被阳光遮蔽,为建造FAST望远镜提供了独特的自然条件。
FAST全称英文为“五红米孔径球面射电望远镜”,中文为“500米球面主动反射球面射电望远镜”。FAST是国内天文科学领域最先进的项目,以贵州天然喀斯特洞穴为场地;创造性地在坑内铺设4600个单元,形成500米球冠主动反射镜;首次利用光缆拖曳机构和并联机器人实现望远镜接收机的高精度定位。在工程技术上,它不仅继承了目前所有可能的先进技术思想,还提出了创新的主动反射镜和光电集成馈电支撑方案,大大增加了接收面积。此外,简化了馈源及其支撑系统,大大扩展了FAST对天体和航天器的跟踪范围。
FAST周围的三座山峰呈三足鼎立之势,各有500米左右的距离。中间的凹陷就像一个天然的锅架,正好牢牢地托住FAST的“大锅”。用过“锅盖天线”的人都知道,锅盖越大,电视画面越清晰。射电望远镜直径越大,看得越远;FAST突破了30个足球场那么大的射电望远镜100米极限。总面积25万平方米的反射面,看起来像一个超级“大锅”。
总长度超过1.5公里的钢环梁牢牢固定了上万根钢索,这种索网结构可以随着天体的运动而自动变化,带动索网上移动的4450块反射板发生变化,足以观察任何方向的天体。同时,饲料舱也随着索网移动,收集反馈信息。
平塘FAST项目90%以上的材料都是中国自己开发的。FAST最大的技术成就是解决了随时把球面镜换成抛光镜的难题,中国也是世界上第一个掌握这项技术的国家。FAST反射面单元面板固定在这几万根钢缆上。安装后,整个反射面实际上是半悬空的空,在维修设备时,有一条到达“铛”底部的螺旋道供车辆和人员通过。据报道,反射面与地面之间的空间隙将在未来恢复植被,以保护环境。
一般来说,FAST被比作一只巨大的眼睛。这个眼睛有一个直径500米的眼睛,负责接收光线的眼睛直径300米。FAST就是靠这个巨大而灵活的眼球来收集电磁波,观察深层空。FAST是中国拥有自主知识产权的科学设备。未来,它将在探测宇宙中遥远的信号和物质,如电磁波、微波、激光、各种气体、有机物、星际物质、宇宙中的恒星等工作中,对脉冲星、类星体等暗弱辐射源进行更加精确的观测,并对它们的物质结构和生成机制进行深入的探索,从而为人类认识宇宙的起源和演化做出贡献。
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