03.02 “巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?


“巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?

北筑鸟巢迎圣火,南修窝凼落星辰。

中国的"天眼"之父南仁东在凝聚他毕生心血的天眼工程竣工落成的那一天奋笔写下了这十四个大字。虽然天眼这个大家伙工作起来耗电量十分的惊人,但与其在天文、航天、国防安全等领域所能发挥的巨大作用相比,根本就不值一提。

"巨锅"横空出世

2016年,贵州平塘克度镇金科村大窝凼洼地,这个几年前还生活着十几户村民的天然盆地,如今一座直径愈五百米的"巨锅"凭空问世。此锅面积约30个足球场大小,据说如果做好一锅汤,全世界70亿人每人分得两大碗还有富余。当然,如此的巨锅不会是用来煮汤的。倘若你从高空俯看,它更像是望向宇宙深处的一只巨眼。没错,这口巨锅就是目前世界上最大号的射电望远镜"中国天眼"FAST。

“巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?

中国天眼FAST的正式名称是500M口径球面射电望远镜,球面表面面积达到了约25万平方米(约375亩),是我国天文学领域迄今为止最重大的科技基础设施。它的建成体现了我国在高技术创新方面已经具备了领先世界的综合能力。是我国拥有自主知识产权,当今世界上口径最大,最高灵敏度的射电望远镜,被国际天文界誉为"中国天眼"

射电望远镜

射电望远镜的成像原理与我们熟知的光学望远镜差不多,都是把投射来的电磁波经镜面天线反射后,汇聚于中心点的接收器,接收器再将这些信号解码加工成可供记录和显示的形式。可测量接收到的天体电磁波的频谱、强度和偏振。相当于我们熟知的农村卫星电视机收机,但却是极大号的,虽然原理基本相似,但功用上却是天差地别的。

“巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?

上世纪六十年代,天文学取得的类星体、脉冲星、星际有机分子、宇宙微波背景辐射四项重大天文学发现都与射电望远镜的应用有关。去年,分布在全球的八座射电望远镜构成的一个相当于整个地球截面大小的观察窗口,拍摄了距离我们5500万光年的M87星系中心黑洞的照片。人类历史上第一次看到了黑洞。

天眼有什么用

500米球面射电望远镜的建成,将在宇宙大尺度物理学的研究,探索宇宙的起源和演化方面发挥重大作用。举个例子,比如对宇宙中中性氢探查就是高灵敏度射电望远镜的一个重要应用。我们都知道宇宙起源于一次大爆炸,但关于大爆炸是怎么发生的至今也没人说得清楚。

“巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?

因为年代的久远,很难找到那次大爆炸的有关线索。但中性氢却是来源于137亿年前宇宙大爆炸之初60秒内的物质,中性氢能够辐射出21CM氢谱线,能够穿越宇宙尘埃、星云等物质,方便望远镜接收。这就给大爆炸的研究提供了可能

此外,天眼的另一个重要的使命就是寻找脉冲星。所谓脉冲星就是恒星衰老后经过超新星爆发后剩余质量坍缩形成的,由于没有达到奥本海默临界点而停留在中子星状态,没有最终形成黑洞的天体。这种中子星自转速度相当快,可以周期性地向宇宙空间发射脉冲信号。

这种脉冲信号由于恒星的位置基本不变,信号频谱又相对恒定,因此就像宇宙中的灯塔一样可以作为星际飞船的导航信标。比如我们国家的火星探测计划,驶出地球大气层的航天器就无法依赖GPS或北斗导航了,只能通过脉冲星才能定位、导航。

“巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?

当然天眼在搜寻地外文明方面也有不俗的能力,尤其对15万光年内的信息的分辨率相当高。我们知道银河系的直径大约是10万光年,如果银河系存在地外文明,其智慧文明的人工电波信息很可能被灵敏的天眼发现。在天眼项目完成后,国际"搜寻外星人计划"项目向中国提出了合作搜寻外星信号的意向。

在国防和国家安全方面,天眼相当于一台高灵敏度的雷达能够微弱的微波讯号,因此在国防和国家安全等方面也能够发挥巨大的作用。可以作为被动战略雷达为战时服务。

天眼之父南仁东

天眼这样一个国之重器,其价值足可以载入史册。在整个项目的建设过程中,有一个人却不能不提。这个人就是项目的总工程师南仁东。1945年南仁东出生于吉林辽源,毕业于清华大学无线电系。上世纪九十年代,担任国家大射电望远镜推进委、主任。此后,一直致力于中国天眼项目的建设。在项目建设中做出了开拓性的贡献。其中仅选址一项,南仁东拿着卫星地图在祖国西南大山里艰辛搜寻了十二年,现场遴选了一千多个洼地,最终才确定了贵州金科村大窝凼洼地。

“巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?

该洼地是一个典型的喀斯特溶岩洼地。其地形近似一个完美的凹球面,不大不小,深度合适,可以使天眼建设减少大量土石方工程,节约经费。而且大窝凼洼地附近5公里半径内没有一个乡镇,最近的县城也有25公里之遥,人为的无线电干扰很少。加上喀斯特岩溶低地的特殊地质条件,洼地底部岩层下有深洞和地下河,可以通过引水渠保障雨水向下渗透,减轻设备的腐蚀。

在天眼建设过程中,南仁东为确保试验成功,以近70高龄亲自完成了"小飞人"载人试验。2016年,积劳成疾的南仁东已经患上了肺癌,但仍坚持奔赴贵州亲眼见证了天眼的落成。第二年,这位对天眼项目做出重大贡献的天文学家不幸逝世了,但他的丰碑中国天眼却耸立在了贵州高原上,他的事迹将与祖国的天文事业一道传诵千古。也许,南老只是太累了,也许,他只想化作星辰与他的天眼长伴。

“巨锅”横空出世,被国际誉为“中国天眼”,它1秒钟耗多少电?

这样的一个巨无霸,其耗电量也是惊人的。据测算,天眼在工作中一秒钟的耗电量会达到0.83度。满负荷功率将达到3000千瓦,相当于9万台家用电脑或者1500个2000瓦的电热锅同时工作。电热锅煮出来的是我们赖以生存的生物能量,而这口"巨锅"煮出来的则是人类探索宇宙的渴望和人类未来的希望。


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