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    “中国天眼”将大大拓展人类认知宇宙的视野
    信息来源:未知  ‖  发稿作者:admin   ‖  发布时间:2020-01-29 20:19  ‖  查看次  ‖  
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       国家天文台研究员,“”总工程师2020年1月11日,由中国科学院国家天文台主导建设的500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meterApertureSphericalTelescope,以下简称FAST)通过国家验收,标志着这项有“中国天眼”之称的重大工程项目正式交付国家使用,同时也将对国内天文学家开放。 FAST是我国具有自主知识产权的,世界最大单口径的,最灵敏的射电望远镜。 它的投入使用使得中国的天文学家终于有机会走到世界的最前沿。

      
     

       望远镜的发展历史,其实就是追求灵敏度的历史。 而更灵敏的望远镜则需要具备更大的口径,因为更大口径的望远镜意味着更大的收光面积,也就意味着更强的对暗弱信号的探测能力。

      
     

       这样天文学家就可以探测到更多的天体样本,观测到更遥远的宇宙现象。 这对于我们研究宇宙的演化历史具有非常大的帮助。

      
     

       但是自从1972年德国人在波恩将望远镜的口径做到100米之后,在近半个世纪内,采用传统工作方式的望远镜都很难大幅突破这个工程极限。

      
     

       1994年,以南仁东为代表的一批怀揣梦想和激情的中国科学家提出建造500米口径球面射电望远镜的设想。 历时22年之后,FAST最终于2016年在贵州喀斯特洼地建成。 从此,世界射电的历史开始由中国人改写。

      
     

       “中国天眼”之父南仁东(1945-2017)FAST的反射面相当于30个足球场。

      
     

       如果把它比喻成一口锅,装满水全世界每人可以分4瓶。

      
     

       这是常人难以想象的工程体量。 在建造FAST的过程中,工程团队也克服了一系列常人难以想象的困难。 FAST的主体支撑结构是500米直径的圈梁和索网、6座挂在悬崖峭壁的百米钢塔、总面积25万平米的4450块反射面单元,其总重量近12000吨。 在没有大型机械辅助的前提下,要在现场条件极其苛刻的山区完成毫米级精度的500米跨度结构安装,这是人类不曾遇到过的工程技术难题。

      
     

       为此,工程技术人员专门为FAST设计了极其特殊的安装方案。 很多国际专家学者来FAST参观,不由感叹:只有中国能做得了FAST。

      
     

       FAST全局俯瞰图FAST设备构成极其复杂,近万根钢索与2000多台促动器组成的复杂耦合控制系统,使30个足球场大小的反射面能实时地根据天体目标的位置改变形状。 而馈源定位则首次采用轻型索拖动馈源平台的方案,即通过控制六索索长,控制馈源舱根据观测需要在焦面上移动。

      
     

       馈源舱内还装有AB轴和并联机器人,可以进行二级调整以实现接收机高精度定位。

      
     

       这套世界上最大的柔索牵引并联机构,要将30吨重的馈源舱在140米的高空、206米的范围控制到毫米级的精度。

      
     

       巨大工程体量、超高精度要求及特殊的工作方式,造就了FAST调试所面临的技术挑战。 FAST全新工作方式使得调试工作几乎没有可参考的成熟经验,同时调试工作的安全风险极大,一个小失误就可能会让望远镜遭受灭顶之灾。 为此,调试团队完成了一系列创新性的技术应用,例如基于力学仿真技术发展了反射面的实时控制系统、研制了基于全站仪、惯导、卫星导航的多系统数据融合测量技术,进而解决了望远镜调试所涉及的一系列测量、控制及安全评估等技术难题。 工作人员正在进行现场调试FAST在2016年落成之后已经开始启用,接收来自宇宙深处的电磁波。

      
     

       截止到2019年12月,FAST已成功发现近200颗脉冲星优质候选体,其中超过百颗已通过验证。

      
     

       受益于FAST的超高灵敏度,我们已经能将国际脉冲星测时精度提升至少一个数量级,这将使人类有望首次具备探测纳赫兹引力波的能力。

      
     

       同时,FAST也将极大扩展射电波段可观测样本的数量,拓展人类认知宇宙的视野。 FAST接收到的某脉冲星发来的周期性电磁波信号FAST在未来将帮助人类回溯宇宙最原初的影像,帮助我们理解快速射电暴这类最神秘天文现象的物理起源,让我们有机会发现更加奇异的天体,例如脉冲星-黑洞双星系统。 那样人类就可以首次精确测量黑洞的质量,还可以在更极端的引力场条件下检验爱因斯坦相对论的正确性。 (责任编辑:高霈宁)http:///opinion_3_。



                  
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