中国科技:世界上最大的,单口径射电望远镜


中国科技:世界上最大的,单口径射电望远镜

500米口径球面射电望远镜,英文简称刚好是FAST。是世界上最大射电望远镜,借助天然圆形溶岩坑建造。

项目主管部门:中国科学院,

项目共建部门:贵州省人民政府,

项目建设单位:中国科学院国家天文台。


中国科技:世界上最大的,单口径射电望远镜

它的特殊之处在于,完全由我国科学家创新设计和研发制造,是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

它的落成启用,利用了贵州天然的喀斯特洼坑作为台址;洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面;采用了轻型索拖动机构和并联机器人,实现了望远镜接收机的高精度定位。

这样全新的设计思路,相比于400年前人类第一架4.2厘米口径的天文望远镜,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;与美国阿雷西博300米望远镜相比,其综合性能提高约2.25倍。

从理论上说,FAST突破了望远镜的百米工程极限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式,它能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。未来10年到20年它将保持世界一流设备的地位,肩负实现五大科学目标:巡视中性氢,探索暗物质,探索暗能量,发现脉冲星,寻找地外文明。

中国科技:世界上最大的,单口径射电望远镜

1993年东京召开的国际无线电科学联盟大会上,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"。他们期望,在全球电信号环境恶化到不可收拾之前,能多收获一些射电信号。建造FAST的动机肇始于此。

1994年7月,FAST工程概念提出。

2001年,FAST预研究作为中科院首批"创新工程重大项目"立项,并得到中科院及科技部的支持。

工程于2011年3月正式开工建设,预计2016年9月竣工,工期5.5年。望远镜台址挖掘完工,基地、主动反射面的建造均于2013年内动工。目前总投资概算为6.67亿元。

中国科技:世界上最大的,单口径射电望远镜

2016年9月25日,500米口径球面射电望远镜落成启用,平塘大射电景区(大射电观景台、平塘天文科学文化园)于9月26日起试运营。

2017年3月,进行调试阶段,下半年可能会进入试运行阶段,两年内完成验收。

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。

2020年1月11日,当被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜通过国家验收正式开放运行,成为全球最大且最灵敏的射电望远镜,也意味着人类向宇宙未知地带探索的眼力更加深邃,眼界更加开阔。从2017年10月“中国天眼”首次发现2颗脉冲星,到11日召开的国家验收会上公布已发现102颗脉冲星,它两年多来发现的脉冲星超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现数量的总和。

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FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。

其技术难度不言而喻,需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程。


仅以钢索研制为例,FAST工程对拉索疲劳性能的要求相当于规范规定值的2倍,国内外均没有可借鉴的经验或资料作为参考。


最终历时一年半时间才完成技术攻关。所取得的成果已经在国际专家评审会上得到国外专家组的认可,成功在FAST工程上得到应用。


随着索网诸多技术难题的不断攻克,形成了12项自主创新性的专利成果,其中发明专利7项,这些成果对我国索结构工程水平起到了巨大的提升作用。

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球反射面:

1、半径-300m,口径-500m

2、有效照明口径:300m

3、焦比:0.467

4、天空覆盖:天顶角40°

5、工作频率:70MHz-3GHz

6、灵敏度(L波段):2000

能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,可合作搜索地外文明信号。

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Arecibo300米望远镜相比,FAST灵敏度高2.25倍,

FAST的设计技术方案除了在观测中性氢线及其他厘米波段谱线,开展从宇宙起源到星际物质结构的探讨、对暗弱脉冲星及其他暗弱射电源的搜索、高效率开展对地外理性生命的搜索等6个方面实现科学和技术的重大突破外,还将作为一个多学科基础研究平台,有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,观测暗物质和暗能量,寻找第一代天体。

作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来20~30年保持世界一流设备的地位。


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