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走进贵州平塘,带你看世界最大“天眼”

(2016-07-05 11:45:07)
标签:

fast

500米射电望远镜

平塘天坑

中国奇迹

世界最大天眼

分类: 安然行摄

  7月3日,世界在建的最大射电望远镜(英文简称FAST),历经五年多建设,在贵州黔南如期竣工,并将于9月底投入使用。作为目前世界第一大单口径射电望远镜,FAST建成后的探测灵敏度预计将比目前世界最先进的美国阿雷西博望远镜提高近2.5倍,可将我国空间测控能力由月球延伸到太阳系外缘,把深空通讯数据下行速率提高几十倍,并在今后20-30年的时间里保持世界一流的地位。

  回想去年8月,我曾有幸前往探营FAST工程进展这,亲睹FAST工程的庞大繁复震撼人心;还有工程建设人员,大多是来自中国科学院的科学家、高级技术人员,却能安于深山里,贫瘠简陋环境中一待几年,并且坚持艰苦开拓奋斗,当时就觉得既有些不可思议又无比感动。如今,这堪称“中国奇迹”的伟大工程即将全面完工,助力人类探索宇宙奥秘,揭开宇宙起源之谜,更让人生出自豪之感。

  FAST望远镜选址位于中国贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇金科村大窝凼洼地,此洼地位于北纬25.647222度,东经106.85583度,直径大约800米,东北距平塘县城约85km,西南距罗甸县城约45km。山多且奇骏的黔南,有着天然喀斯特地貌,这一带分布着猫底坨、打岱河、倒坨等12个大小不等的天坑,其深度均超过500米,最高海拔1137米,最低海拔548米。这些天坑以打岱河天坑为中心,形成一组气势磅礴、规模宏大的天坑群。坑底原始森林茂盛,珍稀野生动植物种类繁多,遍布着壳斗科、樟科、玄参科、金缕科等原生植被,森林覆盖率达到90%以上,属国家二、三级保护动物的猕猴、穿山甲、獐、灵猫、红腹长锦鸡、岩羊等随处可见;地下河水穿山而过,飞禽走兽悠游其间。

  从1994年开始,中国科学院遥感所历时10多年时间,一直为FAST选址跋山涉水勘察寻找着。经过反复筛选,最终在平塘县克度镇找到了“大窝凼”——最适合硕大“天眼”的深深的“眼窝”。建造FAST望远镜的打岱河天坑,深534米,南北走向长度1800米,东西直径1700米,底部面积80万平方米,据资料考证为目前发现的世界最大口径天坑。选址“大窝凼”有三方面原因,一是地貌最接近FAST的造型,工程开挖量最小;二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透,不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜;三是射电望远镜需要一处“静土”,“大窝凼”附近5千米半径之内没有一个乡镇,无线电环境理想。山崖陡峭林立,山脚浓荫蔽日,为建造FAST望远镜,提供得天独厚的自然条件。

  FAST英文全称为“Five-hundred-meterAperture Spherical radio Telescope”,汉语即“500米口径球冠状主动反射球面射电望远镜”。 FAST是我国天文科学领域最先进的项目,它利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址;洼坑内创造性地铺设4600块单元组成500米球冠状主动反射面;首次采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现望远镜接收机的高精度定位。在工程技术方面,不仅继承了目前所有可能的先进技术思想,而且提出了创新性的主动反射面及光电一体化馈源支撑方案,其接收面积大大提高,此外它对馈源及其支撑系统的简化,使FAST对天体和航天器的跟踪范围得到大大的扩充。

  FAST周围三座山峰呈三足鼎立之势,每座距离都在500米左右,中间的洼地犹如一个天然的锅架,刚好稳稳地盛下FAST这口‘大锅’。用过“锅盖天线”的人知道,锅盖口径越大,电视画面也越清晰。射电望远镜口径越大,看得越远;FAST突破了射电望远镜的百米极限,有30个足球场那么大。总面积达25万平方米的反射面看起来像一口超级“大锅”。

  总长度超过1.5千米的钢圈梁,将上万根钢索牢牢固定住,而这个索网结构可以随着天体的移动自动变化,带动索网上活动的4450个反射面板产生变化,足以观测到任意方向的天体,同时,馈源舱也随索网一同运动,采集反馈信息。

  平塘FAST工程90%以上的材料都是我国自己研制的。FAST最大的技术成就是解决了球面镜随时变抛面镜这一难点,我国也是世界上首个掌握该技术的国家。FAST反射面单元面板固定在这上万根钢索上,安装完成后整个反射面其实是悬在半空中的,有螺旋状公路一直通达“凼”底,供车辆和人员维护设备时通行。据悉,反射面与地面之间的空隙今后还会恢复植被,以利环境保护。

  形象通俗地说,FAST比作一只巨大的天眼,这只眼球直径就有500米的天眼,负责接收光线的眼珠直径也有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。FAST是我国具有自主知识产权的科学设备,未来一定会对探测宇宙中遥远的信号、物质,如电磁波、微波、激光、宇宙中的各种气体、有机物、星际物质、恒星等的辐射信息工作中,对脉冲星、类星体等各种暗弱辐射源进行更精密观测,对其物质结构、产生机制进行深入探索,为人类认识宇宙起源与演化过程作出贡献。

 

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