欢迎光临
我们一直在努力

独家!媒体热炒的FAST望远镜有多神秘

近日,外媒称中国计划在贵州建造全球最大直径射电望远镜,以期寻找外星生命,并称“按照科学要求,超级天文望远镜将产生电磁波,对人体健康有影响。居民应当移居到5公里之外。”其实外媒指的是世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST),这个工程选址于我国贵州省平塘县克度镇金科村。射电望远镜是什么?真的是用来找外星人的吗?产生的电磁波对人体有害?《知识就是力量》杂志特派记者独家专访中国科学院国家天文台FAST工程办公室,你的疑惑也许在这里得到解答。

世界最大单口径射电望远镜长这样

疑惑一:我们为什么要做FAST项目?

知力:提到望远镜,我们都不会感到陌生,它能够将远方的景物拉近到眼前,使人将其看得清清楚楚。现在的光学天文望远镜大家比较熟悉,而射电望远镜是什么呢?

FAST工程办公室:我们知道,光和广播电视信号都是以光速传播的电磁波,区别只在波长。千百年来人类只是通过可见光波段观测宇宙,而实际天体的辐射覆盖了整个电磁波段。射电辐射是天体无线电波段(波长3000米~0.3毫米)的辐射,可以说,这个发现开创了通过无线电波研究天体的新纪元。为什么这么说呢,由于无线电波可以穿透宇宙中大量存在而光波又无法通过的星际尘埃物质,因而射电望远镜可以透过星际尘埃,观测更遥远的未知宇宙,也可以对已知星际世界做更深入的了解。无线电波基本不受光照和天气的影响,射电望远镜几乎可以全天候、不间断地工作。

射电望远镜的基本结构包括收集射电波的定向天线,放大射电信号的高灵敏度接收机、信息记录、处理和显示系统等。来自太空天体的无线电信号极其微弱,70年来所有射电望远镜收集的能量还翻不动一页书。为了获得更多宇宙天体的信息,需要将射电望远镜的口径设计得尽可能大,但由于自重和风力等因素会引起的形变,传统的全可动望远镜的最大口径只能做到100米。

知力:与国际上其他射电望远镜相比,我国的FAST射电望远镜有什么优势?

FAST工程办公室:1995年年底,以中国科学院北京天文台(现国家天文台)牵头,国内20余所大学和研究所成立了射电“大望远镜”中国推进委员会,提出了利用中国贵州的喀斯特洼地,建造球反射面的“喀斯特工程”概念。在借鉴了国外大射电望远镜的经验后,中国天文学家进一步推进了“喀斯特工程”概念,提出要建造世界最大的单口径射电望远镜——500米口径球面射电天文望远镜。和同类大口径射电望远镜相比,它具有三项“独一无二”的自主创新成果:

1.利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址,大大降低望远镜工程的造价;

2.在洼坑内铺设了数千块单元组成500米球冠状主动反射面,球冠反射面在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面,使望远镜接收机能与传统抛物面天线一样处在焦点上;

3.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。全新的设计思路,加上得天独厚的台址优势,使FAST突破了射电望远镜的百米极限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。

它拥有相当于30个足球场大的接收面积,将是国际上最大的单口径望远镜。与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪10大工程之首的美国阿雷西博300米射电望远镜相比,其综合性能提高约10倍。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。

疑惑二:FAST为什么选址在贵州?产生的电磁波对人体有害?

知力:贵州多山,为什么要将FAST选址在贵州的大窝凼呢?建设FAST又会对当地的环境产生什么影响?

FAST工程办公室:之所以选择在“大窝凼”这么一个天然的巨型山坳中,主要是考虑到FAST的建造需要利用天然洼坑,而这种地貌只发育在喀斯特地区。从1994年开始,项目组就对贵州南部喀斯特地区进行了多学科的台址评估工作。在自然地理、地貌发育控制因素、洼地的形态特征、水文地质、工程地质、气象及电波环境等诸方面做了初步评估。众多国内外专家,包括两任前阿雷西博天文台台长,都曾到FAST预选区考察,FAST项目组的专家也于1999年访问了阿雷西博,大家一致认为贵州预选区洼地作为大型球面射电望远镜台址是世界上独一无二的。

在这众多的洼地之中,我们选中了400个洼地作为候选,将它们的资料输入数据库。之后,又根据洼地的开挖量、闭合程度、开口角、电波环境、交通、地震和冰雹等条件,选定贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼洼地为FAST台址。这里的边坡稳定,岩石有足够的承载强度;喀斯特地质条件可以保障雨水向地下渗透,不在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜;无重大自然灾害记录;在大窝凼附近5千米半径之内没有一个乡镇,25千米半径之内也只有一个县城,10余年无线电干扰环境监测表明,大窝凼台址区有安静的电波环境、良好的可及性和隔离性,因此无线电环境最为理想;另外,贵州有一批电子工业企业,具备制造大型无线电天线的生产能力,运输方便,水电丰富,为FAST建造提供了优越的工程环境。

由于FAST项目的主要作用是进行观测和研究,环境的影响因素是比较单一的。另外,FAST对周边环境没有电磁污染,项目也没有敏感性污染环节。FAST运行过程中,将有上百名科技人员在台址区工作和生活,我们分析考虑了生活污水和垃圾的处理。生活污水将通过污水处理设施处理后达标排放,生活垃圾将定期收集运送至平塘县垃圾处理站统一处理。

知力:如此庞大的FAST,什么时候完工?

FAST工程办公室:自FAST立项以来,经历了紧张的研究与实验过程。到了2016年,会进行望远镜系统联调。目前,平塘县克度镇老岩脚等4个点的安置房正在加紧建设,整个项目预计在2016年9月完工。

FAST工程是将科学研究与工程相结合,没有现成的规范和很成熟的技术,每一步都是极富开创性的。在施工工艺上,也一直在研究着新型的材料和工艺。比如由于索疲劳的要求,研发了超出国家规范的专用钢索;传输从馈源接收的宇宙无线电信号到终端处理设备的光纤,因为馈源一直在移动,因此光纤也始终处在不断弯折的状态下,所以单独研发了这种新型光纤。可以说,FAST的研制和建设,体现了我国自主创新能力,还将推动我国在天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量等众多高科技领域的发展。

疑惑三:建设FAST是为了寻找外星生命?

知力:建成的FAST,真的为了寻找外星生命?

FAST工程办公室:它的作用远不仅如此,总的来说,建成后的FAST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。

FAST项目的主要作用

知力:除了科研,FAST在公众科普方面会发挥什么作用?

FAST工程办公室:FAST的建设与运行将促进西部经济的繁荣和社会进步,符合国家区域发展的总体战略。有了FAST,边远闭塞的黔南喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心,成为把贵州展现给世界的新窗口;另外,国家天文台也联合了贵州大学、贵州师范大学等当地院校,联合培养技术人才,加大当地的高等教育力度,强化教育资源。另外,以FAST为主体的天文科普基地将推进我国的科普工作,激发青少年对天文、科学的热情,向公众与决策层进行宣传,为科教兴国的长远战略目标服务。

TIP:


(本文出自《知识就是力量》杂志2014年7月刊《FAST:直径500米的眼睛》一文,由知力独家采编,科学顾问:FAST工程办公室,原创作品,转载请注明出自知识就是力量微信公众号)

赞(0) 打赏
未经允许不得转载:子午书简 » 独家!媒体热炒的FAST望远镜有多神秘

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址