和阿雷西博相比,"FAST"射電望遠鏡有哪些技術上的創新?

張家小智兒



FAST(500米口徑球面射電望遠鏡)和 Arecibo (阿雷西博望遠鏡)有很多相似之處,比如都是超大口徑、球面天線、工作在無電線波段的望遠鏡,也世界上僅有的兩臺依靠天然盆地地形修建的大型天文觀測設施,都要或曾經稱霸世界上最大口徑望遠鏡很長一段時間。


FAST和阿雷西博望遠鏡相比有很多厲害的地方。最明顯就是天線口徑大,FAST的球面天線口徑為500米,遠遠超過阿雷西博望遠鏡的305米,使得FAST成為世界上最靈敏的射電望遠鏡。作為世界最大的單口徑望遠鏡,FAST將在未來二三十年保持世界一流設備的地位。之後會被SKA(平方公里望遠鏡)取代,因為FAST作為單口徑望遠鏡具有分辨率低和視場小等缺點,而這這是SKA這種射電干涉陣列的優勢所在。


FAST天線除了大,還能動,能變形。這是FAST相比阿雷西博望遠鏡最大創新。


阿雷西博望遠鏡的球面天線是固定在崖面的,在電影《007:黃金眼》中邦德曾在阿雷西博望遠鏡球面天線滑落而下。因為天線不能動要想觀測更大面積的天區,只能通過改變天線潰源的位置掃描天空中的一個帶狀區域。因為阿雷西博望遠鏡的天線是固定的球面,成像並不完美。為了對像差進行改正,饋源艙本身需要對信號做多次反射,複雜的光路讓使得饋源倉重達500多噸。

位於波多黎各的阿雷西博望遠鏡

阿雷西博望遠鏡潰源倉和用來控制其移動指向的懸架系統


而FAST採用的是主動鏡面技術。500米口徑巨大球面有4600鏡面單元構成,每塊鏡面通過下拉鋼索的運動進行變形,可以把整個天線鏡面從初始的球面形靈活地變成拋物面型,進行天體的跟蹤,同時還能實現對像差的改正。因而FAST的饋源艙外觀非常簡潔,沒有複雜的懸架結構,饋源倉的重量減低為幾十噸,只要用6根柔性索吊著就可以。


總的來說,(如FAST項目組的總結,)FAST有三大自主創新:

1、利用獨一無二的貴州天然喀斯特窪地臺

2、應用主動反射面技術在地面改正球差

3、輕型索拖動饋源支撐將萬噸平臺降至幾十噸


分享到:


相關文章: