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它便是500米口径球面射电望远镜,国际上最大和最具威力的单口径射电望远镜。
当旧式电视收不到信号时,屏幕上不是一片空白,而是闪烁着鳞次栉比的雪花点。其实,这些雪花点便是电磁波信号,其间也包含来自太空的射电辐射。
1933年,美国贝尔实验室的科学家用一台活络度很高的接收机意外发现了来自银河中心安稳的射电辐射,从此敞开射电地理学的大门。
用过“锅盖天线”的人知道,锅盖口径越大,电视画面也越明晰。关于射电望远镜来说,口径越大看得越远。全国际的射电地理学家都寻求制作更大口径的“锅盖”,以前进射电望远镜活络度。
我国科学院国家地理台研讨员、500米口径球面射电望远镜工程副经理彭勃说,射电望远镜在规划制作之初就曾遇到经费紧张,但不论减什么科学家们都不肯缩小望远镜的口径。
“国际空间稠浊各种辐射,悠远的信号像雷声中的蝉鸣,没有超级活络的‘耳朵’,根本就分辩不出来。”我国科学院国家地理台500米口径球面射电望远镜工程首席科学家、总工程师南仁东说。
此前,国际上最活络的射电望远镜,分别是德国波恩100米望远镜和美国阿雷西博300米望远镜。前者是能移动“摇头”的,后者则凭借波多黎各岛上的喀斯特洼坑制作。
1993年国际无线电联大会上,包含我国在内的10国地理学家提出制作新一代射电“大望远镜”的建议,巴望在电波环境完全破坏前,回溯原初国际,回答地理学中的很多难题。
“造国际榜首大口径射电望远镜,是南仁东教师和几位长辈的梦,表现了我国地理学家的雄心壮志。”彭勃说。
1995年末,北京地理台联合国内20余所大学和研讨所,成立了射电“大望远镜”我国推动委员会,提出了运用贵州喀斯特凹地制作球反射面,即“阿雷西博型天线阵”的喀斯特工程概念。
尔后,我国科学家们进一步推动喀斯特概念,提出独立研发一台新式的喀斯特单元,即500米口径球面射电望远镜。
为了给新一代射电“大望远镜”落户,科学家们经过卫星遥感把贵州喀斯特山区翻了个遍。彭勃回忆说,其时地理台托付两家院所进行独立查找,从300多个候选洼坑中遴选。成果,坐落黔南州平塘县的大窝凼两次都获最高分。
贵州天然喀斯特洼坑供给的条件,一向都是我国大射电望远镜最独特、变成全球最大最强的根底。
无论是置身大射电望远镜边上,爬上邻近山顶的观景台,仍是经过虚拟现实视频,你都能直观感触它的榜首特色——大。科学家们描述它是一座“观天巨眼”。
我国科学院国家地理台500米口径球面射电望远镜工程总工艺师王启明说,仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材。
“望远镜反射面总面积为25万平方米,相当于30个规范足球场那么大。虽然反射面板才1毫米厚,也用掉2000多吨铝合金。”王启明说。
但大射电望远镜绝不是金属堆砌的“傻大粗”,它是最精细的地理仪器。因为选用光机电一体化的馈源渠道,加之馈源舱内的并联机器人二次调整,它在馈源与反射面之间无刚性衔接的情况下,可完结毫米级指向盯梢,保证准确地集合和监听国际中弱小的射电信号。
大射电望远镜的制作工艺也是精雕细镂。王启明说,因为苛刻要求,这个大科学工程推动了多范畴配备制作才能的前进:
——自动反射面的索网具有高弹性、抗拉伸、抗疲劳特征,其500兆帕的超高应力幅,是国家规范的2.5倍;
——协助反射面变位的2000多个液压促动器经过弹性完结准确定位、协同运动,还可将本身各项状况信息上报给操控办理体系,满意当令盯梢、换源等运动要求;
——承担着传输各种数据信息任务的动光缆可饱尝重复弯曲、卷绕和改动等机械功用和恶劣自然环境检测。
“咱们的开始规划理念源自美国阿雷西博望远镜。但跟阿雷西博比较,自动反射面体系是咱们最大的立异。”彭勃说,大射电望远镜的索网结构可以跟着天体的移动改动,带动索网上的4450个反射单元,在射电电源方向构成300米口径瞬时抛物面,极大前进观测功率。
阿雷西博望远镜是固定望远镜,只可以经过改动天线溃源的方位扫描天空中的一个约20度的带状区域。而自动反射面让我国大射电望远镜具有更广的观测规模,能掩盖40度的天顶角。
大射电望远镜的作业频率比较广。彭勃说,馈源舱内装备了掩盖频率70MHz~3GHz的多波段、多波束馈源和接收机体系。
我国科学院国家地理台副台长郑晓年说,100米口径的德国波恩望远镜曾声称“地上最大的机器”,我国大射电望远镜与它比较,活络度前进约10倍。300米口径的美国阿雷西博望远镜,50多年一向无人逾越,我国大射电望远镜跟它比较,归纳功用前进约10倍。
“跟其他射电望远镜相同,我国大射电望远镜最主要的两大科学方针是巡视国际中的中性氢和观测脉冲星,前者是研讨国际大标准物理学,以探究国际来源和演化,后者是研讨极点状况下的物质结构与物理规则。”郑晓年说。
地球大气层留给人类探究国际两个窗口,一个是光学,一个是射电。对地理学家来说,假如光学望远镜是显微镜,那么射电望远镜便是CT机,可以得到天体的超精细结构。
“有7套接收机,因为不同的波段观测的频率不相同,观测和研讨方针就不相同。”彭勃说,在大射电望远镜眼中,国际和国际天体是一种立体的出现。
半个多世纪以来,全国际一切射电望远镜搜集的能量尚翻不动一页纸,我国大射电望远镜的加盟将大大加速这一速度。而搜集的能量,意味着解读国际深处奥妙的信息量。
“从射电望远镜诞生至今,人类共发现了约2500颗脉冲星,假如我国大射电望远镜的上班时间悉数用于观测脉冲星,它一年时间内就有望将这个数量翻倍。”彭勃说,脉冲星可以适用于脉冲星导航、脉冲星计时阵等运用方针。
南仁东以为,大射电望远镜还有或许会发现一些前所未见的脉冲星现象,比如说一个脉冲星和一个黑洞结对,那么就或许会发生突破性的理论。
物理学发展中的每一次小小的前进,都伴跟着极大的困难与弯曲。但在人类文明前进的每个阶段,物理学一向站在解放生产力的前沿。彭勃说,科学家运用阿雷西博望远镜发现引力波,并取得诺贝尔物理学奖,我国大射电望远镜则为自然科学特别是物理学相关范畴供给了严重发现的时机。
“针对群众十分关心的大射电望远镜能否用于寻觅地外文明,答案是必定的。”彭勃表明,它是勘探系外行星尤其是类地行星的利器。因为活络度前进,它能看到更远、更暗弱的天体,经过勘探星际分子、查找或许的星际通讯信号,寻觅地外文明的几率比现有设备前进了5至10倍。
在7月3日馈源舱升舱和反射面板按计划完结装置后,大射电望远镜将进行2个多月的体系调试,于9月底正式竣工投入到正常的运用中。但要完结一切功用参数最优化,它还要在两三年的观测中不断调试完善。
“大射电望远镜建成后将成为我国地理学研讨的‘利器’,在未来10至20年坚持国际一流设备的位置。”郑晓年说,“期望我国科学家赶快运用它出成果。”(执笔记者齐健;参加记者吴晶晶、胡星、杨)