阿雷西博射电望远镜口径达305米,始建于1963年,曾是世界上最大的射电望远镜。自中国”天眼”FAST建成后,便一直与之并誉为“地球的双眼”。但自2016年起,政府中止了每年1200万美元的望远镜维护拨款,进而导致美国永远失去了这一顶尖的单体望远镜。
坍塌的阿雷西博射电望远镜 图源:浙江日报
1963年,清华大学无线电系迎来了吉林省理科状元——南仁东。随后南仁东师从王绶琯,获得中国科学院理学博士学位,并投身与天文学的研究之中。在多年的科研生涯中,南仁东四处奔波,排队数年以借用其他国家的射电望远镜已成为家常便饭,复杂繁琐的使用权申请与他国科学家的排斥,让南仁东内心感到深深的疲惫和忧虑。
1993年,在日本国际无线电科学联盟大会上,科学家们商议在全球电波环境继续恶化之前,建造新一代射电望远镜,以接收更多来自外太空的讯息。会后,南仁东向中科院提议道:“咱们也建一个吧”,并于1994年7月提出了“500米口径球面射电望远镜”(Five-hundred-meterAperture Spherical radio Telescope,FAST)的工程概念。
南仁东先生在天眼项目现场 图源:http://kp.cnhubei.com/kpgzz/201901/t4211358.shtml
随后12年间,南仁东带着300多张地形数据图走遍了中国的大江南北,亲自敲定了FAST项目的立项、选址、设计与施工。并参与了FAST项目中天文、力学、材料、机械、无线电等技术的研发与应用。终于,2016年9月25日FAST项目竣工启用,南仁东已经在“建设世界最大的射电望远镜”这件事上耕耘了二十二年。
FAST示意图(图源:新华社,https://www.163.com/dy/article/G4OL07B60514R9L4.html)
未来20年内世界最大、最灵敏的射电天文望远镜
FAST位于贵州省平塘县的一处喀斯特洼地中,直径500m,占地面积约30个足球场大,天顶覆盖角度为40°,工作频率为70MHz-3GHz,是世界上仅有的规模最大,也是最灵敏的巨型射电望远镜,其已被列入中国九大科技基础设施之一。
FAST项目由基础的喀斯特洼地、依托地表建设的索网主动反射面结构,以及悬挂在中心的馈源支撑系统组成。在喀斯特洼地的独特选址,大幅减少了望远镜项目的工程量,并增加了望远镜的直径。依托地表搭建的主动反射面结构,通过电动液压杆与地面连接,这使FAST能够按照接受信号的方向自由改变发射角,并在观测方向形成300米口径瞬时抛物面汇聚电磁波,在地面改正球差,以实现宽带和全偏振。通过钢索与六座支撑塔连接的馈源舱与其中的精调并联机器人,能够基于先进的双靶互瞄模式实现对太空信号的自动对准,并将工程测量精度提高至4mm级别。
FAST结构示意图[1]
中国拥有FAST的全部自主知识产权。与号称地球最大的德国波恩100米望远镜对比,FAST的灵敏度提高了10倍;与美国Arecibo 300米望远镜相比,其综合性能提高约2.5倍以上(现已垮塌)。它将对国际同类设备保持20年以上的领先水平。
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