和阿雷西博相比,"FAST"射电望远镜有哪些技术上的创新?

张家小智儿



FAST(500米口径球面射电望远镜)和 Arecibo (阿雷西博望远镜)有很多相似之处,比如都是超大口径、球面天线、工作在无电线波段的望远镜,也世界上仅有的两台依靠天然盆地地形修建的大型天文观测设施,都要或曾经称霸世界上最大口径望远镜很长一段时间。


FAST和阿雷西博望远镜相比有很多厉害的地方。最明显就是天线口径大,FAST的球面天线口径为500米,远远超过阿雷西博望远镜的305米,使得FAST成为世界上最灵敏的射电望远镜。作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来二三十年保持世界一流设备的地位。之后会被SKA(平方公里望远镜)取代,因为FAST作为单口径望远镜具有分辨率低和视场小等缺点,而这这是SKA这种射电干涉阵列的优势所在。


FAST天线除了大,还能动,能变形。这是FAST相比阿雷西博望远镜最大创新。


阿雷西博望远镜的球面天线是固定在崖面的,在电影《007:黄金眼》中邦德曾在阿雷西博望远镜球面天线滑落而下。因为天线不能动要想观测更大面积的天区,只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个带状区域。因为阿雷西博望远镜的天线是固定的球面,成像并不完美。为了对像差进行改正,馈源舱本身需要对信号做多次反射,复杂的光路让使得馈源仓重达500多吨。

位于波多黎各的阿雷西博望远镜

阿雷西博望远镜溃源仓和用来控制其移动指向的悬架系统


而FAST采用的是主动镜面技术。500米口径巨大球面有4600镜面单元构成,每块镜面通过下拉钢索的运动进行变形,可以把整个天线镜面从初始的球面形灵活地变成抛物面型,进行天体的跟踪,同时还能实现对像差的改正。因而FAST的馈源舱外观非常简洁,没有复杂的悬架结构,馈源仓的重量减低为几十吨,只要用6根柔性索吊着就可以。


总的来说,(如FAST项目组的总结,)FAST有三大自主创新:

1、利用独一无二的贵州天然喀斯特洼地台

2、应用主动反射面技术在地面改正球差

3、轻型索拖动馈源支撑将万吨平台降至几十吨


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