文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
2016 年 9 月 25 日 ， 被誉为“中国天眼”的 500 米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope ， 简称FAST）落成启用 。 截止至今年 7 月 ， “中国天眼”已经发现了 660 余颗新脉冲星 。 今天 ， 正值“中国天眼”落成六周年 ， 让我们跟随 FAST 的总工程师姜鹏 ， 一起了解一下 FAST 的建造初衷、到目前为止 FAST 都取得了什么样的科研成果 ， 以及接下来 FAST 还有可能会给我们带来什么 。
01
FAST 都在观测什么？
FAST 是一台射电望远镜 ， 会在射电波段观测太空 。 射电波段的发现源于一次非常偶然的事件 ， 对于射电天文学的研究 ， 让我们有四个非常重要的新发现 ， 即脉冲星、星际分子、微波背景辐射、类星体 。 其中 ， 对于脉冲星的观测就获得了包括中子星的发现和引力波两项诺贝尔奖 。
02
FAST 诞生的“原动力”是什么？
想要获得更多、更详尽的天文学数据 ， 就需要有更大接受面积的望远镜 ， 对于光学望远镜如此 ， 对于射电望远镜亦是如此 。 更大的接收面积 ， 意味着会有更强的暗、弱信号探测能力 ， 可以扩大观测样本数量 ， 可以提高发现奇特天文学现象的几率 ， 同时还能看到更远的天文学现象 。 一般来讲越遥远的天文学现象代表的是更早期的天文学现象 ， 比如我们看到太阳是 8 分钟之前的 ， 我们看到银河系边缘可能是十几万、二十万年前的 ， 看到临近星系 M31 那是几万年前的 ， 那么看到的类星体可能是一百多亿年前的 ， 所以如果我们想看到更早期的宇宙现象怎么办？那只能朝更远的方向去看 。
所以更大的望远镜对于我们回溯宇宙历史有非常大的帮助 ， 而建设更大口径的望远镜 ， 是科学家们永无止境的追求 ， 过去如此 ， 现在如此 ， 未来也将会如此 。 建造 FAST 的原动力 ， 就是为了能够看得更远 ， 为了能够回溯宇宙更遥远的历史 。
03
FAST 有什么特点？
FAST 作为球面望远镜 ， 与传统望远镜有所不同 。 传统望远镜都是采用抛物面 ， 将接收机放在抛物面的焦点上 ， 就可以进行信号收集 。 那么球面和抛物面有什么区别呢？它们会有多大的偏离距离呢？这是很多人不曾设想的问题 。 上世纪 90 年代中国天文学家南仁东和他的同事通过计算 ， 只要选择合适的交比 ， 一个 300 米的抛物面 ， 跟球面偏离只有 0.47 米 ， 大概是 1.5 ‰左右 ， 这很多人出乎意料 。 也就是这 0.47 米的偏离 ， 成为了 FAST 建立的基石 。
有了这个概念之后 ， 就可以先建一个基准球面 ， 稍微改变一下反射面形状（0.47米） ， 就可以在这个球面上形成一个 300 米的抛物面 。 当我们在观测不同的天区的时候 ， 只需要在不同的位置形成抛物面就可以 ， 余下的问题就怎么把接收机以正确的姿态放在交点位置上就可以 。
概念虽然简单 ， 但是完善却花了大概十几年的时间 ， 这个抛物面到底怎么变形？用什么载体变形？接收机用什么方式控制到交点上？这都是一直在探索的 。 最后 FAST 的系统是这样的：将近万根钢索形成的索网 ， 挂在一个 500 米口径的环梁上 ， 这个索网有两千多个主索位点 ， 每个主索节点设置一根控制索 ， 固定在地面的作动器上 。 科学家通过作动器控制就可以改变这个反射面形状 ， 在它局部区域形成 300 米的抛物面 ， 上面有 6 套索驱动 ， 控制一个 30 吨的馈源舱 ， 并在舱里面装上接收机 ， 把它控制到交点位置上 。 同时设立了20 台全站仪 ， 用来测量反射面形状和接收机的位置姿态 ， 保证了接收机姿态的控制 。 最后形成了 FAST 这架极其复杂的望远镜系统 。
04
FAST 有多大？
我们都知道 FAST 的口径是 500 米 ， 那么它具体是多大呢？我们如何给没有亲眼见过 FAST 的人量化“500 米口径”这个概念呢？有一位同事提出了这样一个说法：我们把 FAST 想象成一口锅 ， 在这口锅里装满水 ， 全球 70 亿人 ， 每个人都可以从这口锅里分得 4 瓶矿泉水 。
推荐阅读
- 遇到大暴雨，中国天眼会成“汤锅”吗？让你见识什么叫高科技
- 如果牛顿在世，他可以获得多少次诺贝尔奖？
- 沉没海底的“姆大陆”，酷似外星文明，科技或领先人类上千年！
- 夜明珠在夜晚亮度如何？
- 高辐射的影响？切尔诺贝利的青蛙变黑了，科学家：进化在发挥作用
- 为什么到现在人类还没有找到外星人？可能从一开始我们就错了
- 今天诺贝尔奖颁奖：获奖的是中国科学家的老师
- 莽撞新生操作不当，炸瞎他一只眼睛，他用独眼豪夺两次诺奖
- 从科学角度讲，人在死去的一瞬间，他能知道自己死去了吗？