你知道“中国天眼”有多厉害吗?

‘中国天眼’其实就是500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meterApertureSpherical radio Telescope),简称FAST。它位于中国的贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中。在1994年,中国天文学家南仁东提出FAST工程的构想,经历了22年终于建成。FAST工程是中国重大科技基础设施,它由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。

你知道“中国天眼”有多厉害吗?

FAST的索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。其技术难度不言而喻,需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程。仅以高应力幅钢索研制为例,FAST工程对拉索疲劳性能的要求相当于规范规定值的2倍,国内外均没有可借鉴的经验或资料作为参考。其研制工作经历了反复的“失败—认识—修改—完善”过程,最终历时一年半时间才完成技术攻关。所取得的成果已经在国际专家评审会上得到国外专家组的认可,成功在FAST工程上得到应用。随着索网诸多技术难题的不断攻克,形成了12项自主创新性的专利成果,其中发明专利7项,这些成果对中国索结构工程水平起到了巨大的提升作用。

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FAST的天线口径为500米,是国际上最大的单口径望远镜,与号称‘地面最大的机器’德国波恩100米望远镜相比,其灵敏度提高约10倍;如果天体在宇宙空间均匀分布,FAST可观测目标的数目将增加约30倍,与美国Arecibo 300米望远镜相比,FAST灵敏度高2.25倍。‘天眼’建成初期,收到过一些奇怪的信号,当时霍金让中国人千万不要回应,以为是外星人发来的电波,不过后来被证实只是脉冲星信号。

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脉冲星其实是快速自转的中子星,它能够发射严格周期性脉冲信号。脉冲星的观测研究不仅具有重要的物理意义,而且具有重要应用价值,在时间尺度、深空自主导航等方面具有重要的应用前景。为什么要找脉冲星?王启明说,脉冲星会不断地发出脉冲信号,而这种信号非常稳定。“找到以后就可以应用于深空探测、星际旅行,可以起到导航作用。”他举例称,“如果你要走到火星,或者走出太阳系,甚至走出银河系,根本无法用地球上的GPS去导航,但如果能知道宇宙中很多脉冲星的位置,就可以通过它来定位、导航。”他还指出,航天航空的精确定位也离不开射电望远镜。“如果我们发射飞船去火星,飞船在走的过程中隔一段时间就发一个脉冲信号回来,我们的中国‘天眼’就可以接收到这个信号,判断它的位置,是否在正确轨道上。”

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人类在地面建实验室,高温高压强磁场都是很难实现的,而脉冲星的实验条件非常极端,它“对人类认识极端条件下的一些物理现象也有非常重大的意义”。除了观测脉冲星,中国“天眼”的另一大科学目标就是“巡视宇宙中的中性氢”。他指出,这可以“研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化”。

你知道“中国天眼”有多厉害吗?

从2016年9月25日开始,‘中国天眼’一共发现了51颗脉冲星候选体,其中有11颗已经被确认为新脉冲星。2018年4月28日,从中国科学院国家天文台获悉,‘天眼’FAST首次发现毫秒脉冲星并得到国际认证。新发现的脉冲星J0318+0253自转周期5.19毫秒,根据色散估算距离地球约4000光年,由FAST使用超宽带接收机进行一小时跟踪观测发现,是至今发现的射电流量最弱的高能毫秒脉冲星之一。

你知道“中国天眼”有多厉害吗?

具有中国独立自主知识产权的FAST,是世界上目前口径最大、最具威力的单天线射电望远镜,其设计综合体现了中国高技术创

新能力,推动了众多高科技领域的发展,提高原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。


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