假如中國“天眼”遇上大暴雨,到底會不會被裝滿,又該如何排水?

missja


「中國天眼」是人類有史以來最大的單體射電天文望遠鏡,用了一整座山來支撐它的結構。很多人看了圖之後,覺得「中國天眼」就是個不透風的大鍋:

開始懷疑下雨的時候會不會也像鍋一樣,在下面積水。

遠遠看起來確實也是這樣的,還閃著光澤。但如果你走近看看……

都是非常大的框架。

你可能會發現,這些板材似乎都是半透明的,是不是沒法透水、是玻璃做的?

其實這些都是打了小孔的鋁板,只是遠看看不到,下雨的時候,水都是能直接流下來的。

這個東西肯定不是玻璃,因為這是射電望遠鏡,用玻璃沒有意義,還可能把接收器給燒了…… 鋁板有孔洞沒有關係,因為這是射電望遠鏡,觀測的都是波長非常長的電磁波,這些長波長的電磁波,對於這些孔洞是不敏感的,所以可以做成鏤空的。一則減少材料消耗,二則可以解決排水問題。

然後就是整個山體的排水,這一點科學家也早就考慮了。這裡貼一個論文:

基本還是靠挖掘排水隧道、排水溝來解決山體的排水問題。


章彥博


這個想法不錯,但是天眼這口大鍋是有漏眼的,存不下水的,做不了火鍋。說正經的,天眼在設計之初就充分考慮到了排水的問題,從下面的側視圖就能看出,天眼是通過主索搭建,由4000多塊鋁製的反射面板構成了大鍋的形狀。其中每塊反射面板也都是鏤空的網眼結構,這些孔洞結構足以將雨水排開,防止這口大鍋內存水,對天眼的結構造成破壞。

其次,天眼的主要框架就是建立在天然山體中間的坑塘之中,大大減少了天眼主題建設的施工量,選址處下面是喀斯特地形,易於排水,再加上人工修建的各種排水設施,會快速的把天眼上收集下的雨水排空。

吃不了這麼大的火鍋,是不是很遺憾,還是讓天眼安靜的巡天,發現中子星和外星文明信號吧。另外,當天眼完成服役任務之後,用來當個大號燒烤架也差不多。


量子實驗室


所謂的“天眼”就是建在貴州平塘縣的巨大的射電望遠鏡【如下圖所示】,因為需要通過拋物面來接收宇宙中的無線電信號,所以其外形像一口巨大的鍋。

如下圖所示,是一口用來煮飯炒菜的大鐵鍋,中國“天眼”是不是跟人們在生活裡見到的大鍋很相似呢?

但是,天眼可不是真的鍋。如下圖所示,天眼雖然跟一口大鍋很相似,但是實際上並不是一整塊沒有縫兒的鐵板,而是由很多個小的三角形的板材裝起來的,而三角板材之間都是有縫隙的。

另外,我們仔細看這些三角形的板材,可以看到這些板材上面有很多很小的孔,所以說在下大雨的時候,雨水都會透過這些小孔流走——雨水累積的問題肯定已經被工程師考慮到了,會有對應的排水措施來防止雨水對天眼的漫灌的。這一點你可以放心。

當然了,如果天眼真的像一口大鍋,可以裝滿水煮菜,那也沒有那麼多的食物給它做呀,所以天眼還是好好做它的射電望遠鏡,不要Cosplay大鐵鍋了【下圖是網友惡搞的天眼煮餃子】。


SilentTurbine


假如中國“天眼”遇上大暴雨,到底會不會被裝滿,又該如何排水?

天眼要是能裝滿水的話,那來一場大暴雨,然後再來點花椒辣椒再往裡面倒幾車皮各種肉類過來,來一鍋麻辣火鍋如何?

假如FAST真的是個鍋的話,這是絕對要擔心的,也是有可能會發生的!也是因為各位看到的家裡的衛星鍋都是整個鋁合金甚至薄板衝壓而成,並沒有採用多孔材料!因此認為FAST也是這樣這絕對情有可原!

當然看到這裡大家也就明白了,FAST的材料是多孔板材衝壓出來的,保留下來的網孔板材甚至少於衝壓廢料,因此FAST大水塘就不要想了,就算是海水往裡面倒也沒有問題,但有可能會留下魚!!

在射電望遠鏡上用這種材料並麼有問題,因為只要小於波長即可,當然最好是遠小於波長,此時網孔板材的效果等同於平面無孔板!

而在FAST的底部,也有超大的排水溝,即使在100年一遇的暴雨中也不會有什麼問題!

解決了排水問題,可能各位還有一個疑問,就是FAST不是固定不動的嗎?那麼它又是來如何觀測不同的天體的?問到關鍵問題了,其實這個球面射電望遠鏡的焦點就在中心,只要稍稍調整下中心接收天線的角度就可以到在這個球面範圍內的任何天體,只是有效口徑會相對小一些,但對於只能固定不動的選擇,這個應該是可以接受的吧.....

就如上圖,阿西雷博射電望遠鏡也是類似的結構,所以各位的擔心的應該都解決了吧!!


星辰大海路上的種花家


FAST天眼看似像是一口大鍋,擔心下雨會泡湯,實則天眼是一個佈滿縫隙的大鍋,所以無論下多麼大的暴雨,天眼FAST都不會被水填滿。

我們能想到的問題,科學家早已料到,在選址的時候就考慮到天氣影響,選擇不經常會下冰雹的地方建設,冰雹對於這種設備的影響還是比較大的,如果遇到了冰雹天氣怎麼辦?

聯繫當地的氣象部門,防冰雹炮準備好,然後冰雹天氣就被轟散了。

天眼FAST的面板之間佈滿了縫隙,而且坐落的地理位置又是天然的喀斯特窪地,下面既有天然的暗河,還有人工鋪設的排水管道,所有的問題都被考慮到了。

個人淺見,歡迎評論!


一枚遊戲科幻迷



中國的天眼現在是世界上最強大的深空射電望遠鏡,天眼就像是一個被動雷達一樣接收並探測著宇宙中天體發出的電磁波信號,就算是有人在月亮上打電話,我們的天眼也能探測到他打電話的電磁波。

天眼在和平時期可以用來尋找脈衝星或者黑洞,未來還可以用來尋找外星人,在戰爭時期則可以當做被動雷達來服務國防,畢竟天眼擁有地球上最強大的探測能力,雖然不能像正常雷達一樣主動向外發射電磁波,但是可以利用其強大的探測能力來定位發射源。




天眼雖然遠遠看去像是一口大鍋,但它其實是個篩子,天眼是由4000多塊反射面板組成的,反射板之間都留有空隙,而且還是鏤空結構,在下暴雨的時候雨水會迅速流到天眼的下面從而被排水系統排出。

迄今為止我國的天眼已經探測到了44顆新脈衝星,未來這一數字還會繼續增加,天眼的科學目的之一就是利用讓我國能建立脈衝星計時陣並且研究脈衝星導航系統,為未來人類的星際時代做準備,除此之外天眼還能用來探測引力波以及可觀測宇宙的邊緣。



中國天眼的任務之一就是尋找地外文明在宇宙中可能存在的通訊信號,人類通過射電望遠鏡尋找外星人已經幾十年了可是什麼都沒發現,科學家們期待中國天眼能有新的發現,一但發現地外文明的信號,對於整個人類來說都是一個新時代了。


宇宙探索未解之迷


非常感謝您的關心,中國名開“天眼”,建設不易,想出成果,還需要天下人細心呵護才成。當年選址頗費心思,歷經數年,才決定把它設在貴州的一處大山中,為避開電磁信號,也有防水等諸多考慮。從平面上看,它像一口光滑封閉的大鍋,其實渾身如篩,佈滿孔道,就連周圍的給排水工程也做得甚為仔細,整個工程是個大系統,把能想到的一切,都想到了。在貴州中南的黔南自治洲平塘縣克度鎮金科村,有一個天然的大窪坑,因屬於喀斯特地貌,溶洞,裂隙密佈其中,岩石亦有上佳的透水性,這真是天造地設的一處大窩凼,方便建設,方便排水,位置選得堪謂極盡周詳,找了上千處窪地,僅為選址共用了長達12年時光,才選中此處,可是,慮來思去,百密也難免一疏,科學家想不到的是,迎來了不盡的旅遊團體。作為世界第一大射電望遠鏡,任誰都想看一眼,平塘縣頓時熱鬧起來,克度鎮大為繁榮,滿足了人們瞄一眼的願望,也給“天眼”帶來不少苦惱,這裡,越安靜越好,最好無人打擾。讓我們一睹“天眼”故事吧,說說科學的寂寞。

●總師是個急性人。在東京參加國際無線電科學聯盟大會,會開了一天,人們早就進入了甜美的夢鄉,即將進入知天命之年的的他,為白天的會議,卻怎麼也睡不著,香菸抽了一根又一根,進入凌晨時分,再也按捺不住,敲開了會議中方帶隊人的房門,沒等坐下喝口水,直道,“咱們也建一個吧?”望著他急切的悠悠的報國眼神,還能好說什麼呢?報上去項目審批下來,時間就到了1994年,他被任為總師,開始選址,這裡面的事實在太多太多,故事也很精彩,總之我們的“天眼”總師南仁東,是個東北人,有故事的東北人,為了我們的大射電,十年艱苦倍尋常,極盡艱辛。與當地居民在發生利益衝突的地方,他總能認真仔細地聽完,尋找到最佳解決方案。與他打過交道的當地人,都說,他是一個和藹可親,沒有一點架子,挺樸素的一個人。2016年“天眼”建成,他於次年就去世,一生幹完了一件大事,死而無憾,可以瞑目矣。

●霍金的遺願。中國“天眼”建成,收到神秘信號,不久,霍金去世,生前遺願三條,其中之一,木有事,不要與外星人說話。應該說他的警告不是沒有道理,依年輕的地球而言,我們是鬥不過外星人的,如果外星人真的存在。中國天眼聯著世界,動靜越來越大,建成二年來,已發現了50多顆脈衝星,成果甚大,南先生生前於2006年,就曾擔任國際天文學會射電專業委員會的主席,應該說標誌著我國在國際射電領域的地位。怎麼搞,先生知道,架起這樣一口大鍋,國家投資6.67億,建成後,在月球上打手機也能被發現,能收到137億光年外的電磁信號,不是件小事。圍著它走一圈,步行的話需要40分鐘,它有100個籃球場大小,面積達到了25萬平米,這真是細思極恐。即便如此,國際上更大的一座天眼,將在十年後建成,如果我們不加緊工作,將自己已取得的成果擴大,亦將無法面對南仁東先生。

●招不到人。《科技日報》日前報道,年薪10萬,找不到為它服務的科技人才,與旅遊熱形成了明顯的對比反差,深深刺痛了國人的心。報效國家天文事業,不能急功近利,需要用生命來踐行一生誓言,南先生就是這樣的人,他為建設我們的大FAST鞠躬盡瘁,生前有語,要想進入廣袤的宇宙,必須甘於平庸,不只一輩人,或幾十輩人的時光,方得親近它的神秘和絢麗。先生是這樣的人,把一個極盡完美的大FAST留給了後世,死後倍極哀榮,榮譽接踵而來,國際上將一顆小行星以他的名字而名之,中國科學家給他塑起一座高大的雕像,被表彰為“時代楷模”,媒體呼為中國天眼之父,得到了世人更多的尊重,而他一生默默無名,為天眼建設灑盡了熱血,國家正需要這樣的人,為國從不計任何名利的人。


魂舞大漠


“天眼”佔地面積約有25萬平方米,差不多30個足球場那麼大,甚至比世界上最大的射電望遠鏡大了五倍。因此被冠以“中國天眼”之稱。整個外觀設計上,從空中看上去就像一口“大鍋”。 “天眼”建在貴州的平塘縣在貴州南部,這個地區平均年降水量約在1100-1300毫米之間,而且“天眼”又建造在高降水量地帶,會經常遇到暴雨襲擊。

“天眼”會出現積水嗎?



我們先看看它的構造,就知道這個問題的答案了。1、“天眼”的構造,本身就有排水性。 “天眼”是由4450塊等邊三角形的反射面板組成,總面積約25萬㎡。反射板不是一個光滑的平面,板面是孔狀的。就像“篩子”一樣,表面到處都是孔。下雨時,雨水會從“篩子”孔裡直接流出去,所以“天眼”不會積水。 “天眼”獨特的篩孔設計,不僅能防水,而且還能減少對風的阻力,並且透光率良好。下過雨後,板面很快就幹了。 2、“天眼”的選址,有利於排水性。 “天眼”是個龐然大物,佔地面積太大,即使有篩孔設計,但是排水也是個大問題。所以在地理位置的選擇上,讓科學家也頗費心思。 最終科學家們經過研究和踏查,把“天眼”所建的位置,選在了貴州。貴州有典型的喀斯特地貌,岩石透水性,岩溶地區裂隙、溶洞發育廣泛,排水性特別好。 為了以防萬一,特別選擇了一個天然形成的大坑,把“天眼”建設在大坑上面。上面的“大鍋”漏水,直接漏到下面坑裡,坑可以蓄很多水。 為防止雨水過多,導致水坑過滿,“天眼”被泡在水裡,專家還設計了各種複雜的排水工程,能確保積水及時排出。 “天眼”是我們國家的科研人員,歷時22年的時間,克服於材料、無經驗、無借鑑等情況下,獨立自主研發而成的,所以被國際上稱為“中國天眼”。它的建成是我們中國人的驕傲,向所有為此項工程,做出貢獻的科學工作致敬!


網絡伴隨L2


感謝大家關注天眼系統。天眼系統和普通反射雷達沒有什麼區別,大概原理是相同的。如果你認為天眼會積水,純粹就是杞人憂天。天眼系統和普通反射雷達有很大區別,主要是接收頻率不同。下面我就說說,畢竟粗淺,專業人士勿笑。

上圖是一個反射雷達,這屬於主動探測雷達。高頻頭髮出測控信號,反饋波需要足夠強度。為了加大雷達靈敏度,接收裝置就要加大反饋面積。但是這個鍋也不是無限大,太大就會形成饋波,反而影響雷達精確度。


上圖是天眼系統。有人懷疑是否會積水,這完全沒有必要擔心 。天眼吸收的電磁波的頻率比傳統雷達高的多,信號也弱的多,所以要加大反饋面積。如果你認為天眼的鍋是實體就錯了,實體鍋祛除干擾是很難的。

這些圓孔反射面,就是充分利用共振原理。這些圓孔並不是只是為了排水,而是排除雜波。至於排水不用考慮,少一些電磁干擾才是正事。為什麼天眼反饋面不用六方孔,主要是為了防止4G以下頻率信號干擾。

天眼這種雷達反饋面是很貴的,這種材料不能有任何磁化效應。霍金也驚歎這種望遠鏡,甚至直言,這會引起外星文明的關注。天眼系統是被動式雷達,和射電望遠鏡是兩碼事。我們只是默默觀察,絕對不會主動發射探測源。至於積水問題,有些杞人憂天。我要警告那些心懷叵測的的人,我們的天眼系統和哈勃系統是一樣一樣的……


雨默天邊


天眼在設計之初就考慮到其排水的問題,下面我從天眼自身結構、選址及其排水系統分別說一下:

天眼外形似大鍋,但並不真是密不可透的鍋。它是由4000多塊鋁製網眼結構的反射面構成的,水可以通過網眼空排洩主體結構下方,不會造成鍋內積水。同時,天眼選址位於我國的貴州省,這裡擁有奇特的喀斯特地貌,不容易聚集水分。另外就是科學家們採用無壓隧道的先進排水設計,隧道總長度為1121m,隧道分為明挖及暗挖段,明挖段長58.588m,暗挖隧道長1062.499m。整個排水系統由道路邊溝、徑向水溝、環向水溝、底部排水溝、消能池以及排水隧洞組成。

因此,即使遇到大暴雨,憑藉天眼不留水、不積水及完善的排水系統,我們也無需擔憂。


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