中国的——FAST:是目前世界上最大的射电望远镜

中国的——FAST:是目前世界上最大的射电望远镜

2016年9月25日,在贵州省、黔南布依族苗族自治州、平塘县、克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中,世界最大单口径射电望远镜FAST“中国天眼”正式落成启用。由中国自主研制和建设的世界最大单口径望远镜,有着“超级天眼”之称的500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,简称FAST),主要用于实现巡视宇宙中的中性氢、观测脉冲星等科学目标和空间飞行器测量与通讯等应用目标。

中国的——FAST:是目前世界上最大的射电望远镜

500米口径的球面射电望远镜被誉为“中国天眼”,它是由我国著名的天文学家、曾经获得“人民科学家”国家荣誉称号获得者、被称为“天眼之父”的南仁东先生于1994年提出构想,经过22年的时间建成的,于2016年9月25日落成启用。

我国建造的世界最大单口径射电望远镜FAST“中国天眼”:

中文名:500米口径球面射电望远镜;

外文名:FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope);

接收面积:25万平方米(相当于30个足球场);

边 框:1.5千米;

地 址:贵州省、平塘县、克度镇、金科村大窝凼;

口 径: 500m ;

建 成:2016年9月21日;

工程投资:约6.67亿人民币;

反射面积:约25万平方米

设施级别:国家重大科技基础设施;

总工程师:南仁东(2017年逝世)。

1994年开始,南仁东先生就提出了将喀斯特洼地作为望远镜台址,建设巨型球面望远镜作为国际SKA的单元,并且开始启动在贵州的选址工作。中国西南的云贵川和广西地区,是世界上喀斯特地貌最集中的区域,而贵州是中国岩溶最发育的地区。岩溶,意思是岩石是可溶解的。岩溶地区的主要岩石是石灰岩和白云岩,这两种岩石的主要化学成分是碳酸钙和碳酸镁。不溶于水的碳酸钙和碳酸镁,与空气中的二氧化碳和水反应,就会生成可溶性的碳酸氢钙和碳酸氢镁。岩溶地区有两个重的要特征,一是石漠化,这是由于岩石风化溶解之后留下的物质很少,无法形成厚厚的土壤,导致大面积分布的石头景观,就像沙漠一样变成了荒漠。另一个特征是地下洞穴和暗河十分发达,地表很难保留降水。在贵州当地流传着一句话:地上水贵如油,地下水滚滚流,就很形象地说明了这种情况。而在贵州省的黔南州、平塘县、克度镇金科村、大窝凼地区,就是一个典型的喀斯特岩溶洼地。

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所以,南仁东老先生带着300多幅卫星遥感图,无数次跋涉在中国西南的大山里,先后对比了1000多个洼地,时间长达12年,最终在贵州省、黔南布依族苗族自治州、平塘县、克度镇的大窝凼的喀斯特洼坑中找到了理想的建设位置。

工程于2011年3月正式开工建设,2016年7月3日,500米口径球面射电望远镜的最后一块反射面单元成功吊装,这标志着FAST主体工程顺利完工。2016年9月25日,在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成启用,开始接收来自宇宙深处的电磁波,“天眼”方圆5公里将成为“静默区”。至此,由我国科学院、国家天文台主导建设的,具有我国自主知识产权、是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜顺利完工并启用。中国的FAST:它是藏在我国贵州大山深处的国之重器,是目前世界上最大的射电望远镜,它的综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍。

中国射电望远镜的科学目标

1、FAST有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,重现宇宙早期图像。

2、能用一年时间发现数千颗脉冲星,建立脉冲星计时阵,参与未来脉冲星自主导航和引力波探测。

3、主导国际甚长基线干涉测量网,获得天体 超精细结构。

4、进行高分辨率微波巡视,检测微弱空间信号。

5、参与地外文明搜寻。

6、参与子午链工程,提高非相干散射雷达双机系统性能。

7、将深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,将卫星数据接收能力提高100倍。

中国射电望远镜的科学成果

2017年10月,发现2颗新脉冲星,距离地球分别约4100光年和1.6万光年,是中国射电望远镜首次发现脉冲星。

2017年12月,FAST新发现3颗脉冲星,且这3颗脉冲星已分别得到认证。

自2016年9月25日落成启用以来,中国天眼”共发现51颗脉冲星候选体,其中有11颗已被确认为新脉冲星。

中国的——FAST:是目前世界上最大的射电望远镜

2018年4月28日,从中国科学院国家天文台获悉,“天眼”FAST(500米口径球面射电望远镜)首次发现毫秒脉冲星并得到国际认证。新发现的脉冲星J0318+0253自转周期5.19毫秒,根据色散估算距离地球约4000光年,由FAST使用超宽带接收机进行一小时跟踪观测发现,是至今发现的射电流量最弱的高能毫秒脉冲星之一。

2018年7月12日,由贵州省科学技术奖励大会获悉,500米口径球面射电望远镜已发现43颗脉冲星。

截至2018年9月12日,500米口径球面射电望远镜已发现59颗优质的脉冲星候选体,其中有44颗已被确认为新发现的脉冲星。

截至2019年8月28日,500米口径球面射电望远镜投入使用近三年,现已实现跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式,并且已发现132颗优质的脉冲星候选体,其中有93颗已被确认为新发现的脉冲星。

中国射电望远镜的应用价值

中国的——FAST:是目前世界上最大的射电望远镜

把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘,将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星到达时间测量精度由120纳秒提高至30纳秒,成为国际上最精确的脉冲星计时阵,为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。进行高分辨率微波巡视,以1HZ的分辩率诊断识别微弱的空间讯号,作为被动战略雷达为国家安全服务。基于FAST的强大功能,如果银河系(直径约为15万光年)内存在外星人,他们的信息就很可能被发现。国际科研项目“搜寻外星人计划”(SETI)的首席科学家丹·沃西默最近向中方提出,希望在FAST加装设备,可合作搜索外星人信号。

中国射电望远镜的意义价值

FAST与阿雷西博天文台对比

具有中国独立自主知识产权的FAST,是世界上目前口径最大、最具威力的单天线射电望远镜,其设计综合体现了我国高技术创新能力。

它将在基础研究众多领域,例如宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等方向提供发现和突破的机遇,也将在日地环境研究、国防建设和国家安全等方面发挥不可替代的作用。

中国的——FAST:是目前世界上最大的射电望远镜

其建设将推动众多高科技领域的发展,提高原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。它的建设与运行将促进西部经济的繁荣和社会进步,符合国家区域发展总体战略。

FAST的天线口径为500米,将是国际上最大的单口径望远镜,与号称“地面最大的机器”德国波恩100米望远镜相比,其灵敏度提高约10倍。如果天体在宇宙空间均匀分布,FAST可观测目标的数目将增加约30倍。与美国Arecibo 300米望远镜相比,FAST灵敏度高2.25倍,而且Arecibo 20°天顶角的工作极限,限制了观测天区,特别是限制联网观测能力。可以预测FAST将在未来20-30年保持世界一流设备的地位,并将吸引国内外一流人才和前沿科研课题,成为国际天文学术交流中心。

“跟其他射电望远镜一样,中国大射电望远镜最主要的两大科学目标是巡视宇宙中的中性氢和观测脉冲星,前者是研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化,后者是研究极端状态下的物质结构与物理规律。”

中国的——FAST:是目前世界上最大的射电望远镜

FAST作为世界最大的单口径望远镜,将在未来20到30年间保持世界一流设备的地位,使我国的天文物理向前迈进一大步。



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