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武汉助力“天眼”开启探索宇宙边缘
日期:2016年07月04日  文章点击数:

 

 

  2016年7月3日,武船工人正在安装最后一块反射面板 记者汪文汉 摄

 

  FAST项目反射面板昨日安装完成  记者汪文汉 摄

  特派记者汪文汉 通讯员张旭

  昨日上午11时45分,由武昌船舶重工集团有限公司承担的500米世界最大单口径球面射电望远镜(英文简称FAST)最后一块反射面单元成功吊装,FAST主体工程顺利完工。这只“观天巨眼”历经二十余年设计、施工,预计今年9月全部竣工,开始探索宇宙深处的奥秘。

  当日上午10时35分,在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇金科村,FAST工程大窝凼台址现场,FAST工程总经理、中国科学院国家天文台台长严俊一声令下,最后一块反射面单元随着隆隆的鞭炮声缓缓起吊。

  武船重工集团FAST项目部经理黄万平介绍说,最后的吊装技术十分尖端,与其他各块间距为56毫米,每一个螺栓间距1毫米。3名施工人员分别站在一角,通过塔吊、转运机车、缆索吊等吊装设备两次空中转接并用缆索吊下滑,11时45分,经过一个多小时的紧张操作,最后一块重约427公斤的反射面单元被安装到望远镜底部索网的指定位置。

  FAST是目前世界上在建的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜。它的口径有500米,有近30个足球场大的接收面积,主反射面的面积达25万平方米,由近46万块三角形单元拼接而成。它的圈梁被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空,周长约1.6公里,绕走一圈约要40分钟。

  武船重工集团副总经理王渭龄介绍说,武船集团2013年10月从国内众多竞争对手中脱颖而出,获得FAST反射面安装项目。根据工程要求,须将4445块的反射面单元安装在离地高度5—50米不等的索网节点盘上,每块反射面单元边长为10.4—12.4米,重427.0—482.5公斤,厚度约1.3毫米。2014年12月完成吊装设备的设计,2015年8月2日成功完成第一块反射面单元的安装,FAST安装工程进入了核心的安装阶段,平均每天安装25块的反射面单元,最高的一天安装了37块。武船凭借世界一流吊装技术,提前1个多月完工,施工期间没有发生一起事故。

  射电望远镜,可不是肉眼观测的普通望远镜,它是当今世界上最顶尖级的太空望远镜。射电望远镜和接收卫星信号的天线锅类似,通过锅的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比,FAST的灵敏度提高约10倍,这意味着,远在百亿光年外的射电信号,FAST也有可能“捕捉”到。

  作为世界最大的单口径望远镜,FAST建成后将成为中国天文学研究的“利器”,在未来10至20年保持世界一流设备的地位。如果说神舟飞天、嫦娥探月,创造了中国科技高度;蛟龙潜海、海上钻探,成就了中国科技深度;神威超算、高铁奔腾,缔造了中国科技速度。那么,可以说“观天巨眼”一定能拓宽“中国科技维度”。

  FAST如何诞生的

  1993年国际无线电联大会上,包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议,渴望探索宇宙,解答天文学中的众多难题。

  FAST工程的预研历时13年,由中科院国家天文台主持,全国20余所大学和研究所的百余位科技骨干参加此项工作。2007年7月FAST项目正式立项。2011年3月25日,FAST工程正式开工建设。

  2015年8月2日,FAST项目拼装第一块反射面板  新华社发

  揭秘>>>

  FAST到底有多牛

  独门绝技1 大口径之最

  射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高,望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度,就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近宇宙的边缘。

  400年前人类第一架天文望远镜的口径仅有4.2厘米,FAST的口径是它的12000倍。

  与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,FAST的灵敏度提高约10倍。

  与被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜相比,其综合性能提高约2.25倍。

  独门绝技2 灵活巨眼

  根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。形象地来说,如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有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。

  独门绝技3  毫米精度

  FAST的设计目标,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里,否则,就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构,处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆,每一根的加工精度都被控制在一毫米以内;最终的500米口径的天线精度是3个毫米,每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。

  独门绝技4  深空猎手

  首先,FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星,FAST期望第一年就找到50至80颗银河系外的脉冲星。

  FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。

  看过《三体》的人可能都会好奇,这个超级望远镜是否能像小说中所描述的那样,帮助人类尽早地搜寻到地外文明?科学家表示,虽然FAST并不能发射信号给宇宙中或许存在的高等智慧生物,但是它超强的灵敏度却可以将人类搜寻外星文明能力提升到前所未有的高度。

  据央视

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