FAST:当之无愧的世界最灵敏射电望远镜

时间:2019-07-27 来源:www.royal-astro.com

位于贵州省黔南州平塘县克都镇的500米球面射电望远镜(FAST)已运行近三年。截至7月19日,世界上最大的射电望远镜发现了125个高质量的脉冲星候选者,确认了86个。这标志着仍处于设备调试阶段(今年将正式接受国家认可)的FAST部分实现了科学目标,可以作为实用的望远镜真正进行天文观测。

在完成FAST的建造后,它进入了望远镜本身的调试阶段。 FAST总工程师,国家天文台研究员姜鹏说:快速调试很困难。调试工作涉及多学科领域,如测量,控制,力学,电子学和天文学。它面临着巨大的技术挑战。同时,FAST工作模式与传统望远镜有很大不同,没有成熟的参考经验。

当然,FAST望远镜现在已经实现了各种天文观测模式,如跟踪,漂移扫描和运动扫描。有几个关键指标超出预期。

这是一代天文学家的梦想。

1993年,在国际无线电科学联盟会议上,来自包括中国在内的10个国家的天文学家提出要建造新一代射电望远镜。他们期望看到最初的宇宙,看看在无线电波环境被彻底摧毁之前宇宙的结构是如何演化和演化的。

建立FAST的动机从这里开始。

1994年底,北京天文台(现为国家天文台)领导了中国20所大学,并提议建设“喀斯特地貌项目”。他们选择了来自贵州省平塘县的大窝鱼,来自中国西南地区众多的喀斯特地貌。 2011年3月,该项目(即FAST)正式启动。

射电望远镜与光学望远镜相同。光圈越大,接收的电磁波越多,灵敏度越高,检测能力越强。

FAST望远镜是一个覆盖30个足球场的信号,集中在一个平板大小的空间。通过这种方式,FAST可以监视宇宙中的弱无线电信号。为实现这一目标,500米直径的结构必须达到毫米级的精度,这是以前由天文学家完成的。

回顾建筑史,江鹏在接受“科技日报”记者专访时说,在施工过程中,FAST团队在山上开辟了道路,遇见了水并将其桥接。这完全是“摸着石头过河”。 “因为我们必须突破100米射电望远镜的极限,我们正在制造一种制造巨型射电望远镜的新模型。它面临着许多技术挑战。”

科学研究人员应在Dawoyu坑内铺设一个由4000多个单元组成的500米球冠形主动反射面。球冠的反射面应在电源方向上形成直径为300米的瞬时抛物面;抛物面天线处于同一焦点,轻型电缆拖曳机构和并联机器人用于实现接收器的高精度定位。

通过拉动电缆快速调整“天线”(大锅)。整个电缆网与表圈和致动器相关联,表面上有2,000多个凹坑。这些电机协同工作以控制电缆的形状。整个变形(调整天线)过程由激光定位系统校准。

超过400米的钢索被提升,运动范围达200米,随时收到来自大锅相当于30个足球场的信号。

“框架,电缆,接收器,位移的每个部分必须以毫米为单位控制,FAST可以正常工作。”蒋鹏说,FAST只有反射面需要2000多个执行器来协调控制,而电缆网所有的执行器都连接在一起,可以说它们“离开了整个身体”。

让江鹏感到欣慰的是,经过两年多的紧张调试,FAST的几项绩效指标超出了预期,并且在敏感度,系统噪声和指向精度等关键技术指标上达到了国家验收标准。 “可以说,经过调试的FAST是世界上最灵敏的射电望远镜,它可以帮助人类了解更远,更早的宇宙。”

2017年10月10日,国家天文台在北京宣布,FAST望远镜发现了六颗新的脉冲星。这是国际上第一次使用中国制造的望远镜发现脉冲星,从而开辟了一个新的时代,中国无线电波段的原始科学发现系统已经产生了原创的发现。

目前,FAST已经发现了超过一百个脉冲星候选者。 FAST工程首席科学家,国家天文台研究员李伟说:“2018年2月,FAST发现了历史上最弱的毫秒脉冲星之一。其他国家的许多其他望远镜也多次看到这种脉冲星。充分展示了FAST在灵敏度方面的敏感性。“

公平的发展和建设体现了中国的自主创新能力,也将促进中国在天线制造技术,微波电子技术,并联机器人,大型结构工程,公里高速动态测量等众多高科技领域的发展。