液壓扳手新聞官網(wǎng)madrc.cn新聞導讀:25日，世界上最大的單口徑巨型射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣宣布落成啟用。

　　這個中國最大的天文工程，將傾聽來自遙遠宇宙最輕柔的“呢喃”：能夠接收到137億光年以外的電磁信號，獲取并分析各種宇宙信息，挖掘隱藏在星空深處的無窮奧秘。

　　既是世界上最大的單口徑巨型射電望遠鏡，也擁有國際一流的靈敏度和綜合性能

　　FAST給人的第一感覺就是大：直徑500米，高差173米，從空中俯瞰，它就像一口由群山環(huán)抱的“超級大鍋”。

　　“鍋面”——巨大的球冠形反射面；“鍋”正中央懸空的“盒子”——饋源艙；支撐“鍋”的無數(shù)道線——索網(wǎng)等支撐結(jié)構(gòu)。一點一面多線，看似纖細簡單，卻牢牢撐起了這個龐然大物，并保障了其高超的靈敏度和綜合性能。

　　洼坑內(nèi)鋪設的500米球冠狀主動反射面是FAST望遠鏡的關(guān)鍵組成部分，共有4450塊反射面板單元，有近30個足球場大。每塊反射面單元邊長為10.4米至12.4米，重427.0千克至482.5千克，厚度約1.3毫米。“由索網(wǎng)結(jié)構(gòu)支撐的反射面通過反射聚焦，將射電信號聚攏到一點上。鋪設一塊塊反射面單元就花了11個月。”FAST工程總工藝師王啟明說。

　　索網(wǎng)結(jié)構(gòu)會隨著天體的移動自動變化，帶動鋼索網(wǎng)上活動的4450個反射面板產(chǎn)生變化。“球冠反射面在射電源方向形成300米口徑瞬時拋物面，將望遠鏡接收機移動到拋物面的焦點上，可以觀測到40°天頂角內(nèi)任意方向的天體。”

　　射電信號聚焦的一點就是“鍋底”正上方懸掛的饋源艙，饋源艙下平臺安裝著FAST用來接收宇宙外來信號的饋源接收機，通過它把數(shù)據(jù)傳輸出去。“與國外的射電望遠鏡不同，F(xiàn)AST的饋源艙可以移動。”FAST工程饋源支撐系統(tǒng)副總工李輝說，“我們的創(chuàng)新之處還在于，將一直以來萬噸級的饋源平臺重量降至30噸。”

　　“沒有精密測控，F(xiàn)AST會變成癱瘓的植物人。”FAST工程測量與控制系統(tǒng)總工朱麗春說，以饋源艙的測控精度為例，進行觀測時，僅僅一個移動艙體的簡單過程，都要經(jīng)過三級精密測控。“大鍋”里還佇立著24個放置激光全站儀的基墩，這是進行位置基準的重要設備，工程師們用梅花樁將其打到了地面的基巖，經(jīng)過3年測試，達到了1毫米的穩(wěn)定性。

　　與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，F(xiàn)AST望遠鏡靈敏度提高約10倍；與美國“阿雷西博”305米望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍，并將在未來10年到20年保持國際一流設備的地位。

　　選址始于1994年，從前期選址到設計研發(fā)、后期維護都由中國科學家完成

　　“從選址開始，F(xiàn)AST的建造就充滿艱辛不易。”臺址與觀測基地系統(tǒng)總工程師朱博勤說。作為我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大科學裝置，F(xiàn)AST由中國科學家創(chuàng)新設計、研發(fā)制造、組織施工。

　　FAST選址工程始自1994年。“這是件異常復雜的事情，既要考慮電磁波環(huán)境、地質(zhì)條件，還要考慮造價問題。”朱博勤回憶，“在排除了火山口、礦坑和隕石坑等低洼地形后，鎖定了喀斯特地貌。”科學家們總共考察了400多個洼地，經(jīng)過反復比較論證，最終選定貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)金科村的大窩凼洼地。“我們確認，這里是建造FAST最完美的地點。”

　　此后，F(xiàn)AST的創(chuàng)意經(jīng)過10多年反復錘煉，其間對主動反射面、光機電一體化的饋源支撐系統(tǒng)、高精度的測量與控制、接收機等多項關(guān)鍵技術(shù)開展了長達14年的合作研究，凝聚了來自多家科研單位的眾多中國科學家的創(chuàng)新研究。

　　為了做好FAST的后期維護，F(xiàn)AST的細節(jié)處處透露著科學家的用心。湊近大鍋“鍋面”觀察，三角形的反射面板是白色半透明的，布滿了小孔。側(cè)耳傾聽，還有微風穿過面板產(chǎn)生的輕微哨聲。“每塊面板的50%面積都是鏤空的。”王啟明說，考慮到貴州多雨的氣候，這種設計能夠讓雨點穿過面板，落入地面，不會影響反射面。“漂浮物和小顆?？梢酝ㄟ^面板直接過濾，大的物體也能被定期直接清理。這種透風的設計，還能夠減少大氣流動對電波接收的干擾，透光的性能也不妨礙‘鍋底’植被的生長，可謂一舉多得。”王啟明說，這種工藝并不會影響觀測效果。

　　FAST的靈敏度非常高，極易受到電磁干擾。“除了對望遠鏡進行電磁屏蔽專項設計，還要保護臺址周邊寧靜的電波環(huán)境。”FAST工程副總經(jīng)理、辦公室主任張蜀新說，為保護FAST免受電磁干擾，2010年12月電磁兼容工作組成立，負責電磁環(huán)境的保護和無線電干擾的協(xié)調(diào)。貴州省也制定了《貴州省500米口徑球面射電望遠鏡電磁波寧靜區(qū)保護辦法》，已于2013年起實施。“未來人們想要進入FAST區(qū)域，是絕對不允許攜帶手機和照相機等電子設備的。”

　　能觀測到更多天體，有助于研究宇宙起源、尋找地外文明

　　“建設射電望遠鏡，越大越好。”王啟明說。FAST望遠鏡的靈敏度，也就是觀測暗弱天體的能力，和其口徑的二次方成正比。其可觀測宇宙空間的體積，即大約可觀測的天體數(shù)目，和其口徑的三次方成正比。“FAST投入使用后，可觀測的天體數(shù)目將大幅度增加，可為科學家提供更多更好的觀測統(tǒng)計樣本。”

　　身形龐大的FAST背負重大科學任務。據(jù)FAST工程副總工藝師孫才紅介紹，F(xiàn)AST將觀測宇宙中的中性氫，“這有助于研究宇宙大尺度物理學，以探索宇宙起源和演化。”脈沖星觀測也是FAST的重點，“脈沖星是恒星演化的最后階段，通過對它的觀測可以研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律”。此外，還要研究主導國際低頻甚長基線干涉測量網(wǎng)，獲得天體超精細結(jié)構(gòu)。“FAST也擔負著尋找地外文明的任務，探測星際分子，搜索可能的星際通訊信號，包括大家最感興趣的外星人。”孫才紅說。

　　未來3至5年，F(xiàn)AST的重點工作是調(diào)試和試觀測工作。“并不是說今天建成了，明天就能立刻‘下鍋炒菜’。”朱博勤說，對于系統(tǒng)高度復雜的FAST來說，建成并不代表了它的性能已經(jīng)達到了最優(yōu)。

　　“反射面由球狀變?yōu)閽佄锩娴淖冃芜^程，以及饋源艙的移動精度，都還需要進一步調(diào)試。”據(jù)他介紹，科學家們還將利用FAST對已被發(fā)現(xiàn)的脈沖星進行觀測，以此驗證望遠鏡的各項指標，為發(fā)現(xiàn)新的脈沖星做準備。“科學家總是希望能夠獲得高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)，所以未來將通過調(diào)試和試觀測，以達到望遠鏡的最佳性能。我們當然也期待過程中會有一些令人驚喜的發(fā)現(xiàn)。”

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