你知道「中國天眼」有多厲害嗎?

‘中國天眼’其實就是500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meterApertureSpherical radio Telescope),簡稱FAST。它位於中國的貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特窪坑中。在1994年,中國天文學家南仁東提出FAST工程的構想,經歷了22年終於建成。FAST工程是中國重大科技基礎設施,它由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構成。

你知道“中國天眼”有多厲害嗎?

FAST的索網是世界上跨度最大、精度最高的索網結構,也是世界上第一個採用變位工作方式的索網體系。其技術難度不言而喻,需要攻克的技術難題貫穿索網的設計、製造及安裝全過程。僅以高應力幅鋼索研製為例,FAST工程對拉索疲勞性能的要求相當於規範規定值的2倍,國內外均沒有可借鑑的經驗或資料作為參考。其研製工作經歷了反覆的“失敗—認識—修改—完善”過程,最終歷時一年半時間才完成技術攻關。所取得的成果已經在國際專家評審會上得到國外專家組的認可,成功在FAST工程上得到應用。隨著索網諸多技術難題的不斷攻克,形成了12項自主創新性的專利成果,其中發明專利7項,這些成果對中國索結構工程水平起到了巨大的提升作用。

你知道“中國天眼”有多厲害嗎?

FAST的天線口徑為500米,是國際上最大的單口徑望遠鏡,與號稱‘地面最大的機器’德國波恩100米望遠鏡相比,其靈敏度提高約10倍;如果天體在宇宙空間均勻分佈,FAST可觀測目標的數目將增加約30倍,與美國Arecibo 300米望遠鏡相比,FAST靈敏度高2.25倍。‘天眼’建成初期,收到過一些奇怪的信號,當時霍金讓中國人千萬不要回應,以為是外星人發來的電波,不過後來被證實只是脈衝星信號。

你知道“中國天眼”有多厲害嗎?

脈衝星其實是快速自轉的中子星,它能夠發射嚴格週期性脈衝信號。脈衝星的觀測研究不僅具有重要的物理意義,而且具有重要應用價值,在時間尺度、深空自主導航等方面具有重要的應用前景。為什麼要找脈衝星?王啟明說,脈衝星會不斷地發出脈衝信號,而這種信號非常穩定。“找到以後就可以應用於深空探測、星際旅行,可以起到導航作用。”他舉例稱,“如果你要走到火星,或者走出太陽系,甚至走出銀河系,根本無法用地球上的GPS去導航,但如果能知道宇宙中很多脈衝星的位置,就可以通過它來定位、導航。”他還指出,航天航空的精確定位也離不開射電望遠鏡。“如果我們發射飛船去火星,飛船在走的過程中隔一段時間就發一個脈衝信號回來,我們的中國‘天眼’就可以接收到這個信號,判斷它的位置,是否在正確軌道上。”

你知道“中國天眼”有多厲害嗎?

人類在地面建實驗室,高溫高壓強磁場都是很難實現的,而脈衝星的實驗條件非常極端,它“對人類認識極端條件下的一些物理現象也有非常重大的意義”。除了觀測脈衝星,中國“天眼”的另一大科學目標就是“巡視宇宙中的中性氫”。他指出,這可以“研究宇宙大尺度物理學,以探索宇宙起源和演化”。

你知道“中國天眼”有多厲害嗎?

從2016年9月25日開始,‘中國天眼’一共發現了51顆脈衝星候選體,其中有11顆已經被確認為新脈衝星。2018年4月28日,從中國科學院國家天文臺獲悉,‘天眼’FAST首次發現毫秒脈衝星並得到國際認證。新發現的脈衝星J0318+0253自轉週期5.19毫秒,根據色散估算距離地球約4000光年,由FAST使用超寬帶接收機進行一小時跟蹤觀測發現,是至今發現的射電流量最弱的高能毫秒脈衝星之一。

你知道“中國天眼”有多厲害嗎?

具有中國獨立自主知識產權的FAST,是世界上目前口徑最大、最具威力的單天線射電望遠鏡,其設計綜合體現了中國高技術創

新能力,推動了眾多高科技領域的發展,提高原始創新能力、集成創新能力和引進消化吸收再創新能力。


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