——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報
7月3日,位于中國貴州省內(nèi)的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST),順利安裝最后一塊反射面單元,標(biāo)志著FAST主體工程完工,進(jìn)入測試調(diào)試階段。FAST主動反射面由4450塊反射面板單元組成,面積約25萬平米,近30個標(biāo)準(zhǔn)足球場大小,用于反射無線電波。據(jù)介紹,F(xiàn)AST旨在實現(xiàn)大天區(qū)面積、高精度的天文觀測,其科學(xué)目標(biāo)包括巡視宇宙中的中性氫、觀測脈沖星、探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號等,其應(yīng)用目標(biāo)是在日地環(huán)境研究、搜尋地外文明、國防建設(shè)和國家安全等國家重大需求方面發(fā)揮作用。圖為7月2日航拍安裝完成前夕霧中的“天眼”。 中新社記者 賀俊怡 攝
1994年啟動選址,歷時22年,中國鍛造出一口銀燦燦的大“鍋”:500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)。
這口“鍋”有多大?面積約為30個標(biāo)準(zhǔn)足球場。從空中俯瞰,嵌在貴州南部距今4500萬年前形成的喀斯特洼地里,蔚為可觀。
這個洼地原名“大窩凼”,是從400多個備選項里精心選出的。它大小適中、深度合適、足夠圓潤,并且?guī)r石具有足夠的承載強(qiáng)度,喀斯特地質(zhì)條件又確保雨水泄流,加上附近無線電干擾較少,是開展天文觀測的理想場所。
開挖土石、清理洼地,有了“好灶”,科學(xué)家和工程師從2011年開始“架鍋”。
“鍋邊”是一圈直徑約500米、高5.5米、寬11米的環(huán)梁,由50個承臺支撐。考慮到熱脹冷縮,設(shè)計者巧妙地讓支座實現(xiàn)滑移。2014年9月,圈梁合龍。
“鍋面”較為特殊,先要“編織”由6670根主索組成的網(wǎng),再將4450塊邊長在10.4米—12.4米、重在427—482.5公斤、厚約1.3米的鋁制反射面單元,依次安裝在索網(wǎng)上面。縱橫交錯的索網(wǎng)可以實現(xiàn)對反射面板的調(diào)姿,最終形成300米口徑的瞬時拋物面。
這也是FAST與已工作50余年的美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的最大區(qū)別:中國鍋是“活”的。有人形容為“一個巨碗滾在鍋里”,這使FAST實現(xiàn)天頂角40°的天空觀測天區(qū)。
“鍋底”更為有趣,饋源艙??科脚_位于主動反射面中心底部,重約30噸的饋源艙則均勻分布在“鍋”周圍的6個支撐塔的作用下,懸在距地面80米處。2015年11月,饋源艙支撐系統(tǒng)首次升艙成功。
綜上來看,這口“鍋”有三項自主創(chuàng)新:利用喀斯特洼坑作為臺址;300米口徑順時拋物面能使望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)處于焦點(diǎn)上;采用輕型索拖動機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人。中國科學(xué)院國家天文臺臺長、FAST工程總經(jīng)理嚴(yán)俊說,工程也推動了中國在天線制造技術(shù)、微波電子技術(shù)、大跨度結(jié)構(gòu)、高精度動態(tài)測量等眾多高科技領(lǐng)域的發(fā)展。
眼下,外界最關(guān)注的是有了“好鍋”,將出什么“好菜”?
貴州酸湯魚聞名遐邇,但這口總造價近12億元人民幣的“鍋”,要去征服更挑剔的“胃”。用FAST工程總工程師兼首席科學(xué)家南仁東的話說,是要聆聽宛如“雷聲中的蟬鳴”那般微弱的射電。
射電望遠(yuǎn)鏡是通過接收來自宇宙中的電波信號來獲取分析各種信息。然而過去50多年,所有射電望遠(yuǎn)鏡接收到的能量還翻不動一頁紙。
橫向?qū)Ρ?,F(xiàn)AST的靈敏度較德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡提高約10倍,其綜合性能也比阿雷西博300米望遠(yuǎn)鏡提高約10倍;縱向來看,F(xiàn)AST將在未來10—20年保持世界一流的地位。這意味著,F(xiàn)AST有更大幾率在射電天文學(xué)上尋得突破。
在FAST提出的“科學(xué)目標(biāo)菜單”上,排在首位的是“巡視宇宙的中性氫”。中性氫是指宇宙中未聚攏成恒星發(fā)光發(fā)熱的氫原子,觀測中性氫信號,能夠獲知星系之間互動的細(xì)節(jié),還能推算宇宙發(fā)育的蛛絲馬跡。
另一道值得期待的“主菜”是“觀測脈沖星”。脈沖星是大質(zhì)量恒星演化的最終產(chǎn)物,目前已觀測到的約2000顆脈沖星均在銀河系內(nèi),F(xiàn)AST將對準(zhǔn)銀河系外。
中國科學(xué)院國家天文臺副研究員岳友嶺將參與烹制這道“菜”,他希冀在距離銀河系約254萬光年的仙女星系甚至更遠(yuǎn)有所斬獲?!暗厍虼艌鰪?qiáng)度不到1高斯,而脈沖星強(qiáng)度達(dá)到1萬億高斯。”他對中新社記者說,脈沖星還可發(fā)射電磁波,人類未來有望把脈沖星“改造”成星際導(dǎo)航,為宇宙飛船指明方向。
至于備受外界熱議的“尋找外星人”,在科學(xué)家們看來,更像是排在菜單末尾的甜點(diǎn):搜索可能的星際通訊信號。找到地外智慧生命很難,F(xiàn)AST的重點(diǎn)是探測星際分子,先研究宇宙學(xué)尺度上的生命起源。
隨著“鍋”的主體完工,科學(xué)家們將邊調(diào)試、邊收集“食材”。面對紛紜世界,他們還需過濾“雜質(zhì)”,潛心運(yùn)維,方能烹出一鍋薈萃。
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