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标题: 看破百亿光年洞悉星辰大海 [打印本页]

作者: 好大一条咸鱼 时间: 2022-8-11 16:59
标题: 看破百亿光年洞悉星辰大海

（2015年8月2日摄）FAST项目拼装第一块反射面板

（2015年12月16日摄）FAST反射面板安装近半

（2016年3月9日摄）FAST项目反射面板安装近八成

（2016年7月3日摄）FAST项目反射面板安装完成

2016年6月27日拍摄的“中国天眼”（查验期间拍摄）

银河系脉冲星征采团队首席科学家韩金林

扫码和天眼一起探析宇宙
重器档案：“眼光”可及130多亿光年之外
被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）项目于2007年7月10日由国家发改委答应立项， 2011年3月25日正式开工创建， 2016年9月25日完工启用， 2020年1月11日正式开放运行。
……
“中国天眼”口径500米，反射面由4450个反射单位构成，总面积为25万平方米，相当于30个标准足球场那么大，是天下上最大最灵敏的单口径射电望远镜。
从理论上讲，可吸收到137亿光年以外的电磁信号，这个间隔靠近宇宙边沿。
目之所及，已是光年之外。
被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）正式验收至今已两年。作为国之重器，“中国天眼”运行服从和质量不停进步，年观测时长高出5300小时，已远超国际偕行预期的工作服从，为天文学科学研究起到告急支持作用。
2016年9月25日，“中国天眼”完工启用，习近平总书记发来贺信。在贺信中，习近平总书记指出，天文学是孕育巨大原创发现的前沿科学，也是推动科技进步和创新的战略制高点。它的完工启用，对我国在科学前沿实现巨大原创突破、加速创新驱动发展具有告急意义。
克日，广州日报全媒体记者对话“中国天眼”的创建者和利用者，揭秘他们怎样制作这个大国重器，并依附它洞悉宇宙，探索星辰大海。
文/广州日报全媒体记者张丹图/国家天文台提供
创建故事
6670根钢索体例“视网膜”
用八到十年“把银河系看破”
打开卫星舆图，贵州平塘县的地貌恰似充满褶皱的大象皮肤。再进步分辨率，就能看到大巨细小的“漏斗”——“天坑”群。此中有一个叫大窝凼的“天坑”，就是被称为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）地点位置。
陪同人类对无线电的大规模利用，产生了越来越多的无线电波，干扰了人类对太空信号的吸收。在1993年的国际无线电大会上，包罗中国在内的十个国家提出倡议，盼望在地球电磁波情况被人类的运动彻底毁灭之前，创建一个超大口径的射电望远镜。次年，以南仁东为代表的中国天文学者开始推动FAST工程立项，开启了“把‘中国天眼’从不大概酿成大概”的征途。
一根钢索要举行200万次疲惫实行
中科院国家天文台研究员、FAST总工程师姜鹏说，“‘中国天眼’光是选址就履历了13年，南仁东领导团队，从8000多幅舆图中选出300多个洼坑，然后又险些走遍这些洼地，风餐露宿、现场踏勘，终极才敲定了如今的位置。而整个项目怎样计划、怎样实现，都没有现成履历可以鉴戒。”
但这也“逼出”了FAST的许多天下首创。比如，被喻为天眼的“视网膜”的反射面，可以在球面和抛物面之间切换形状，它是一张由6670根钢索体例的索网，挂在一个由50根巨大钢柱支持的直径500米的圈梁上；索网上铺有4450块、380多种反射面单位；索网下方是2225根下拉索，每一根下拉索都被固定在地面上的作动器上，通过利用作动器，拉动下拉索来改变索网形状，从而对天文信号举行网络和观测。“要实现反射面（即索网）可改变形状这个天下首创计划，要求构成索网的钢索像弹簧一样有肯定伸缩性，疲惫强度是现有标准的两倍多，还要求每根钢索的加工精度要到达1毫米，把传统标准提拔了一个数量级。”姜鹏告诉记者，“为了全方位地改进索体工艺，科学家们花了两年时间，一根钢索要举行200万次疲惫实行。履历了近百次的失败后，终极乐成办理了这个关键标题”。
不光云云，这6000多根钢索的安装也极具寻衅，由于每根钢索的规格、长度，乃至截面尺寸都不一样，如果装错了一根，整个索网大概就成不了型，终极导致团体工程失败。“以是，工程职员在每个主索上都要打上二维码的标签，到现场要刷二维码包管它的安装正确性。”姜鹏说。
除了极具震撼的“视网膜”之外，“中国天眼”的“瞳孔”（馈源舱），也体现了中国计划的进步。大多数传统射电望远镜的馈源舱位置相对固定，FAST则可以通过全新的轻型索驱动控制体系，让“瞳孔”自若改变角度和位置，更有用地网络、跟踪、监测更丰富的宇宙电磁波。别的，体量上对比，原天下第一大射电望远镜的馈源舱重1000多吨，而“中国天眼”的馈源舱重仅约30吨。这也让它可以有用镌汰光路遮挡、镌汰干扰信号，从而让波束非常干净，更有利于天文观测。
两年多发现近500颗脉冲星
作为大质量恒星殒命后的残骸，脉冲星长期以来都是天文和物理的前沿研究范畴，对其发现和研究，是国际上大射电望远镜的关键科学目标之一。从2020年1月正式验收两年多来，“中国天眼”已发现近500颗脉冲星，成为天下上发现脉冲星服从最高的装备。
“我们如今有了本身的大型射电望远镜，再也不消去‘蹭’国外的望远镜了！”国家天文台首席研究员韩金林笑着跟记者说，“已往，中国的天文学家都是‘蹭’国外的望远镜做研究。每次申请之前还要写一份科学发起书，告诉对方要研究什么以及这个研究有什么科学意义。对方通事后便可以得到几个小时的观测时间，详细决定权完全由对方把握。科研职员的论文都是如许一点一点写出来的。”
“中国天眼”给各人的印象就是大，但在韩金林眼里，它不光大，而且好用。他告诉记者，正是得益于“中国天眼”的强大性能，他主持的FAST巨大优先项目“银道面脉冲星快照巡天”在不到两年时间内新发现279颗脉冲星，该项目实行1年半所发现的脉冲星数已经逾越国外一个知光荣远镜15年的征采效果。“已往我们取得什么效果都喜欢搞国际认证。如今我们做的更好，乃至国际偕行论文发表时，会标明我们效果精度更好。”韩金林自尊地说。
“FAST配备19波束L波段吸收机，可以大概同时吸收19个点。”韩金林说，由于“中国天眼”可以正确控制，只要稍微动一点点，就可以大概吸收到别的19个点的波束。我们充实利用了中国天眼高精度跟踪的本事，在观测中只需微调三次，就把整个一小块天空的信号都网络起来了。“你看到的这个小黄点，19波束L波段吸收机4次网络数据，共76波束，每次得花半小时观测和一台集群一天的处置惩罚。要完成目标，我们得做18000个小黄点。”韩金林指着电脑屏幕跟记者分享，“这就像女娲补天，一小块一小块的贴上去，等全部的都贴完了，银河就看破了。”等全部的点都网络完了之后，再举行正确研究，就更轻易取得科学巨大的突破。届时，这将成为中国天文学居于天下天文学前沿的底气。按照如今这个速率，大概用八到十年的时间就可以大概完成这个巨大的工程，但如果没有“中国天眼”，我们根本就不大概完成如许的研究。
研究者说
只有FAST一艘“航空母舰”还远远不敷
“如今，我们对准的是脉冲星最多的地域，随着巡天项目标推进，我们还会发现更多风趣的、乃至超出理论预期的脉冲星，大概必要修改理论模子。”韩金林告诉记者，内银河观测难度更大，但他们盼望利用FAST的吸收面积巨大、实时变形正确跟踪、多波束吸收等本事上风，增长脉冲星征采深度，“我们有信心征采到1000颗脉冲星。”
据先容，中国科学院为尽力做好“中国天眼”开放运行和科学研究工作，第一时间创建了“中国天眼”科学委员会、时间分配委员会和用户委员会，统筹规划科学方向、遴选巨大项目、订定命据开放政策等，充实发挥科学效能，促进巨大科学结果产出。制止如今，“中国天眼”年观测时长高出5300小时，已远超国际偕行预期的工作服从；基于观测数据发表的高水平论文到达120余篇。按照科学目标和相干战略规划，“中国天眼”还建立了多个优先和巨大项目，包罗多科学目标漂移扫描巡天、中性氢星系巡天、银河系偏振巡天、脉冲星测时、快速射电暴观测等。
增强国表里开放共享，可以推动巨大结果产出，推动人类对宇宙的探索和认知。“中国天眼”在创建之初，就建立了按照国际惯例徐徐开放的原则。从2021年3月31日向举世科学家开放观察申请到本年年初，已收到举世共7216小时的观测申请，终极，14个国家（不含中国）的27份国际项目得到答应。
“不外，在我看来只有一艘‘航空母舰’还远远不敷。”韩金林说，如今只有一个FAST，但是周边还没有配套的百米量级望远镜。“就似乎只有航空母舰，没有保护舰、驱逐舰也不可。盼望在将来可以大概为FAST这艘‘航空母舰’配备好这些‘舰队’，让其发挥更加告急的作用。”
从理论上讲，FAST可吸收到137亿光年以外的电磁信号，这个间隔靠近宇宙边沿。
“中国天眼”的灵敏度到达天下第二大射电望远镜的2.5倍以上可有用探索的空间范围体积扩大4倍
中国天眼是如今国际上最灵敏的望远镜。我们可以大概到最深的流量区把找出别人找不到的脉冲星！
银河系脉冲星征采团队首席科学家韩金林
出品：江永忠、许芳、林明策划：赵东方、余靖统筹：汤新颖、王晨阳计划：黄思勤、徐锦昆

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