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FAST:凝聚中国创新 倾听宇宙声音—新闻—科学网

发布时间:2017-12-04 阅读:

  FAST:中国创新的趋同倾听宇宙的声音 - News - Science Net

  我记得刚到达FAST的时候,那里只有一个巨大的天坑,四周没有东西,荒凉。从坑的底部,它需要超过1小时。 FAST Feed支持系统的助理工程师李明哲曾经这样描述过。现在,当你开车到贵州南部的一个小城镇桥南,再经过一条狭窄的道路时,当你到达一个名为“太古路”的岩溶凹陷时,你的视野将被一个500米的高原围绕着,米白钢圈填充,是环梁历史上最大的望远镜。

  自1994年以来,中国科学院国家天文台联合中国科学院遥感研究所,西安电子科技大学,清华大学等30个科研院所和大专院校共同投资建设了世界世界最大的单孔径射电望远镜(FAST)FAST于2016年9月25日正式完成。长达22年的大型科学研究项目的建成,将中国的天文学推向了更广阔的世界。

  二十二个中国人的眼睛

  在1993年在东京举行的国际无线电科学联盟会议上,来自中国等十个国家的天文学家提出了构建新一代射电望远镜的建议。他们希望能够在全球信号环境恶化失控之前收获一些无线电信号。建立快速的动机从这里开始。

  根据国际环境和中国独特的地理条件,中国天文学家提出了在贵州喀斯特地区建造大口径球面射电望远镜的工程建议书。中国科学院国家天文台副研究员岳友玲告诉“中国科学新闻记者。

  1994年6月,FAST的选址开始,FAST首席科学家兼总工程师Nan Ren Dong及其同事开始了十多年的前期研究工作,为寻找最合适的施工现场,项目组成员获得并分析通过卫星数千个坑洼的数字地形模型(DTM)地图在没有道路的情况下,足迹遍布数百个路凼和坑洼,这是一个实际上比预期更难以实施的重大项目。地形,气候,无线电环境,当地居民,周围环境等多种因素,最后FAST网站确定了贵州省平塘县大澳凼仔综合因素的最佳解决方案。

  2005年11月,中国科学院召开了会议,听取了“十一五”国家科技攻关项目申请报告。在会上,南仁东申请了FAST的批准和批准。 2007年7月国家发改委批准的FAST项目正式批准了该项目,启动了九年的设计和施工。

  FAST的设计目标是从几十厘米的30个足球场收集信号,只有这样我们才能听到宇宙中微弱的无线电信号,500米的结构,框架,电缆网,接收器和每个部分的位移必须控制在毫米级别,以便FAST可以正常工作,天文学家从未做过。

  100米的光圈接近全可移动射电望远镜的极限。建造如此庞大的射电望远镜是没有先例的。毫米级精度的500米光圈是史无前例的。在选址,主动反射器设计,馈线支撑系统优化,馈电接收器,测控技术等方面,许多技术只能由我们自己解决。

  超级项目打破技术问题

  FAST是世界上唯一一个充分利用半透反射器的射电望远镜。 500米的反射面板实时变形成300米的抛物线形状,可以接收来自不同方向的电磁波。 FAST活跃,依靠2200多根电缆。每条电缆的FAST寿命至少要反复数万次拉伸,这对电缆的质量要求特别高。

  岳有玲说:该项目是解决钢丝疲劳抗力的问题。在望远镜的整个生命周期中,电缆不断被拉下来,电缆所需的抗疲劳能力达到200万,超过了世界上没有一个国家生产电缆的国家规范。球队做了很多实验,开始数万次破门,后来达到了两百万次的生命。这一技术突破填补了国际空白。

  钢缆研发成功,形成了12项自主创新专利成果。世界上最强大,最精确的有线电视网络已成功部署在FAST项目上。

  为了确保望远镜没有电磁干扰,所有的电气设备都要进行评估和电磁保护。中国科学院国家天文台高级工程师耿恒谦向记者解释说,为了监测绳索和滑轮的安全性,六座塔顶必须安装摄像机。摄像头和窗户的电磁屏蔽应提供给镜头,以观察绳索和滑轮的操作情况。屏蔽玻璃是一种中间有细网眼的双层玻璃。金属丝不能用肉眼来区分。它不仅满足成像要求,而且满足了电磁屏蔽的要求。采用这种屏蔽式玻璃屏蔽相机制作的屏蔽舱,最后其屏蔽效果达到了80dB(分贝),基本达到了业界最高水平。

  这种创新的例子在FAST的构建中有很多。 FAST由六个主要系统组成,主动反射器,馈电支持,测量和控制,接收器和终端,现场和观测基站,每个子系统有许多子系统,每个子系统中有许多设备。 22年来,科学家们独立设计和自主开发了FAST的大部分技术。

  帮助探索宇宙的奥秘

  南人东曾经说过,我们现在在银河系内发现了大约2000颗脉冲星。其他星系必须有脉冲星。所以FAST将瞄准其他星系,并寻找更多更奇特的脉冲星来研究其物理性质。

  FAST也可以观察宇宙中最丰富的元素氢。所谓的中性氢是宇宙中的自由氢原子不聚集成恒星。通过观察中性氢信号,你可以看到星系之间相互作用的细节,也可能看到刚刚形成的氢在刚刚形成的宇宙中如何为宇宙的演化提供线索。

  FAST望远镜在未来参与太空探测和测量控制网络的组成,其测量和控制能力可以延伸到太阳系外缘,深空下行数据速率提高几倍。脉冲星的到达时间测量精度从目前的120纳秒到30纳秒,成为世界上最准确的脉冲星时序阵列。

  广场公里阵(SKA)总干事菲利普·金德曼(Philip Diamondman)曾经评论道:中国为世界天文界做出了很多贡献,FAST更加惊人,它把中国的天文学带到了世界的顶峰。

  FAST的重要性不仅限于科学研究和突破,而且对于那些大型科学项目成长的人也有很大的影响。甘衡谦说:人才培养是我们单位的优势。我们的许多学生参与了这个项目,在这个望远镜的调试和维护中起了重要的作用。

  目前,望远镜在整个调试阶段。未来将能够检查宇宙中的中性氢,探测星际分子,观测脉冲星,寻找行星际信号,天文学注定要有更多的突破。

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