文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
FAST的诞生
从地球到月球 ， 再到火星、土星 ， 太阳系的观察已经不能满足人类的求知欲 ， 如今我们将目光望向远方 ， 宇宙深空 。
在这里 ， 我们将借助射电望远镜来观察宇宙的秘密 ， 了解我们星系的过去 ， 研究宇宙的未来 。
国内在最近的几年的天文观测中突然发力 ， 我们在过去已经发现了数百颗脉冲新星 。
今天我们通过FAST对本地宇宙进行大规模原子氢观察 ， 对天体和星系的形成进行探索 。
这个像一口大铁锅一般的物体正是中国天眼 ， 全称为500米口径球面射电望远镜 ， 简称FAST 。
它是中国中科院天文台第一座超大射电望远镜 ， 也是全球最大的单孔径望远镜 。
如果不局限于球面无线电望远镜 ， 它也是仅次于俄罗斯RATAN-600环状射电望远镜的世界第二大单一口径的射电望远镜 。
FAST的基本设计来自已经坍塌的阿雷西博天文台 ， 两者都是在天然形成的渗穴内安装固定的反射器进行建设 。
从伽利略时代开始 ， 光学望远镜的出现为人类打开了一扇新世界的大门 ， 开启了人类借助科技装置探索宇宙的新纪元 。
而在过去几百年的观察中 ， 尤其是天文学在20世纪的迅速发展 。
科学家认识了宇宙中的基本辐射和观测方法 ， 同时也认识到传统光学设备对宇宙观测的局限性 。
考虑到光和射电广泛存在于宇宙中 ， 并且都属于电磁波 。
但射电波长更容易帮助天文学家观测宇宙 ， 尤其在光学段辐射非常微弱的情况下 ， 射电的优势便体现出来 。
考虑到这些 ， 射电望远镜的构想开始在美国构建 。 1963年 ， 传奇射电望远镜阿雷西博射电望远镜出现 ， 口径达到了305米 。
它静卧在洼地中 ， 通过地球的自转和接收机来观测不同星空区域的天体信号 。
阿雷西博射电望远镜在天文学方面的贡献不言而喻 ， 并且给美国带来的了许多实质性的突破和研究 。
中国在80年代末期也决定建设自己的天文观测台 ， 到了21世纪 ， 相关建设正式开始 。
从结构设计来看 ， FAST与阿雷西博射电望远镜非常相似 ， 但两者在口径差距表现巨大 ， 简答来讲 ， 口径越大 ， 能够接收到的信号也就越多 ， 并且工作也更稳定 。
大面积的反射面提升了FAST的灵敏度 ， 更多的支撑塔带来了安全性能 。
FAST的精妙布局
尽管两者在不少地方有着相似之处 ， 但是FAST无论是设计建造 ， 还是能力方面都高出阿雷西博望远镜几个量级 。
从设计方面来讲 ， 阿雷西博是有较大缺陷的 ， 并且它的倒塌也正是因为这种缺陷让它彻底退役 。
阿雷西博的反射面系统是固定球面 ， 这就导致它反射的电磁波不能自动聚焦 。
为了解决这一问题 ， 美国天工程师为其加装了一套附加系统 。
在远离反射面的高处添加一个二次反射系统 ， 这样一来就能将接收到的信号进行聚焦 。
不过这样的设计导致阿雷西博望远镜变得十分笨重 ， 总重量超过1000吨 。
而承载它主要重量的则是依靠由18根钢缆悬挂的3个支撑塔上 。
从这方面来讲 ， 阿雷西博望远镜的形体结构容易出现不稳定 ， 特别容易受到大风天气的影响 。
此外 ， 它的选址并不是完美的一个洼地 ， 底部的地理结构让它没办法很好地利用地形优势来优化结构设计 。
最终在长期的金属应力疲劳 ， 以及多年的使用中 ， 阿雷西博射电望远镜倒在了2020年8月的一场台风中 。
推荐阅读
- 遗憾！今年或许是潘建伟院士距离诺贝尔物理学奖最近的一次
- 三位科学家分享2022年诺贝尔化学奖，其中一人二次获奖
- 一块“7号冰”，足以冻结地球上所有海洋？“7号冰”究竟是什么？
- 神秘“未来人”预言，2023年地球将发生巨变，人类该何去何从？
- 中国科学家：土星附近可能会有生命，但真相被部分掩盖了
- 通俗解读量子科技背后的原理
- 入侵物种——“妖魔化”的非本地物种，科学家努力寻找其积极影响
- 为挑选配偶，人类女性有多挑剔？雌性动物的性选择：交配不是终点
- 关于人体真实存在的，9个让你可能怀疑一切的科学事实