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澳门葡京手机在线,已故专家打造出世界顶级宇宙天眼,30年内雄踞世界第一

2020-01-09 10:55:04 4882人参与  4882条评论

澳门葡京手机在线,已故专家打造出世界顶级宇宙天眼,30年内雄踞世界第一

澳门葡京手机在线,在著名的007系列电影“黄金眼”中,詹姆斯邦德与反派boss在一个巨大的天文望远镜上生死相搏的精彩场景,相信很多电影爱好者们都对此记忆犹新。这个巨大的天文望远镜就是美国修建在波多黎各岛上的阿雷西博射电望远镜,它拥有当时世界最大的350米超大口径天线阵面,堪称天文望远镜界的超级明星,美国科学家通过它发现了世界上第一例双脉冲星,第一次间接验证了引力波的存在,因此获得1993年诺贝尔物理学奖。然而时隔境迁物是人非,由于缺少维护经费导致年久失修,这座曾经世界第一的射电望远镜如今变得老态龙钟锈迹斑斑,面临随时被关闭的悲惨命运。

美国的阿雷西博射电望远镜是曾经的世界第一

以此同时,另一个璀璨新星正在遥远古老的东方冉冉升起,这就是座落于中国贵州省黔南布依族自治州平塘县的500米口径球面射电望远镜(简称fast)。这款被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜,是我国具有自主知识产权、全球最大最灵敏的射电望远镜,1994年由我国著名天文学家南仁东提出设计方案,2016年9月正式落成启用,从构想预研到最终完成,整整经历了22年的时间,不仅对我国在宇宙空间探测的前沿领域实现重大原创性突破具有重要意义,同时也刷新了阿雷西博射电望远镜所保持的世界纪录。

破败不堪的阿雷西博射电望远镜已是昨日黄花

500米口径球面射电望远镜是我国十三五期间重点建设的国家重大科技基础设施,由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。其中最吸引世人眼球的主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构,利用天然的喀斯特洼坑作为台址,外形就像是一口巨大的锅,接收面积相当于30个标准足球场。有了如此巨大的天线阵面,fast能够接收到来自137亿光年以外的电磁信号,这个距离已经接近了人类可以推测的宇宙边缘。凭借fast项目,我国可在未来二三十年内保持大型单口径望远镜领域的世界领先地位。

位于中国贵州省的500米口径球面射电望远镜“后来居上、笑傲江湖”

根据建设规划,fast主要用于寻找研究宇宙中的脉冲星、观测暗物质、测定黑洞质量等方面的研究,甚至搜寻可能存在的星外文明。诺贝尔奖历史上基于天文观测的10项获奖成果当中,就有6项出自射电望远镜,fast的建成使用有望为我国在该领域实现零的突破。此外,fast还可以大幅提升我国的空间测控能力,将我国的空间测控范围从目前的月球同步轨道延伸到太阳系以外,为我国进行火星探测等深空研究奠定了重要基础。fast之所以能够负担起这样的重任,主要依靠以下几手绝活儿:

从太空中俯瞰之下的“中国天眼”

一是明察秋毫的千里眼。射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度,射电望远镜的口径越大,灵敏度就越高,探测微弱无线电的能力越强,因此fast的口径达到了世界之最的500米,过去世界上口径最大的射电望远镜分别是德国波恩100米口径射电望远镜和美国阿雷西博350米口径射电望远镜,fast建成以后,灵敏度和综合性能均超过两者的10倍以上。二是灵活无比的巨型眼珠。随着天体的方位变化,fast可以自动调节4450个反射单元的角度,实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,就像一个灵活无比的巨型眼珠,将来自宇宙深处的电磁波汇聚眼底一览无余。

高超的制造加工工艺是“中国天眼”优异性能的保证

三是毫厘不差的加工精度。fast要把覆盖30个足球场的信号聚集在一块药片大小的空间里,这绝非易事。500米的天线阵面,处处都是头发丝般毫米级的精度要求,每一个反射单元的制造精度达到1.5个毫米。科研人员还创造性地采用6根大跨度柔索牵引馈源舱做高精度三维扫描运动,可在百米尺度大工作空间内实现瞬时焦点,实时达到毫米级高精度定位,从而实现对天体的高精度指向跟进观测。身怀绝技的fast刚刚投入运行不久,就发现了6颗新脉冲星,其中最早一批认证的有两颗,分别来自1.6万光年和4100光年以外,“中国天眼”的首秀堪称完美。

深切缅怀已故“中国天眼”之父——天文学家南仁东

不过令人遗憾的是,被称为“中国天眼”之父的天文学家南仁东,却没有能够亲眼看到自己耗费多年心血精心培育的孩子长大成人的这一天。二十多年前,南仁东放弃了国外开出的比国内高出三百倍的薪酬,毅然决然地选择了回到祖国,带领整个团队白手起家,开始了“中国天眼”工程的艰难创业。为了能够让“中国天眼”早日取得重大突破,南仁东和自己的队友们常年废寝忘食地工作着,终因积劳成疾,在fast即将建成投运的时候,这位“中国天眼”之父不幸逝世,走完了自己72年的人生之路。

“中国天眼”是引领我们走向星辰大海的开端

南仁东虽然带着遗憾离开了,但是他的精神却激励着后来者继续他未尽的事业。fast射电望远镜只是我国大望远镜建设浪潮的前浪。在未来十年里,我国将建成由多座射电望远镜组成的“天眼”群——甚长基线干涉测量网,主导国际射电领域的低频测量网;同时还将陆续建成红外望远镜、紫外望远镜、x射线望远镜等多款大型天文望远镜,并把望远镜家族的基地拓展到空间领域,为我国在暗能量本质、引力波源光学认证和研究、太阳系外类地行星探测、超大质量黑洞、第一代恒星等前沿科学问题提供有强大国际竞争力的观测平台,为我国未来进行广袤的星辰探索打下坚实的基础!

作者:利刃/晨言无语