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光年之外

2020-11-17本刊编辑部

中国工人 2020年10期
关键词:脉冲星射电天眼

2016年7月3日,贵州黔南州平塘县,世界最大单口径射电望远镜—500米口径球面射电望远镜(FAST)的最后一块反射面单元成功吊装,这标志着FAST主体工程顺利完工。作为中国天文学研究的最新利器,它将致力搜寻更多的奇异天体,观测脉冲星,探索宇宙起源、星系与银河系的演化,甚至还可以搜索星际通信信号,开展对地外文明的探索。

130亿光年之外,在发生什么?

从17世纪意大利科学家伽利略第一次把简陋的5厘米望远镜转向天空的那一刻起,人类便打开了认知新世界的大门。

1990年4月24日,哈勃太空望远镜搭乘发现号航天飞机进入太空。作为人类最敏锐的“眼睛”之一,它让人们看到了前所未有的宇宙景象,将视野扩展到130亿光年以外。在此之前,人类能够观测到的宇宙范围只有70亿光年。

2016年9月25日,世界上最大单体射电望远镜工程—FAST射电望远镜,在贵州平塘县正式竣工运行。这个直径500米的望远镜又名“中国天眼”,将人类的视野再次扩大到137亿光年以外。与此同时,它还具有搜索暗弱脉冲星及其他暗弱射电源的能力,在地外生命的搜索等方面,有望实现科学技术的重大突破。

曾几何时,世界领先的射电天文望远镜均由欧美国家建造。如今,FAST的出现使我国在相关领域步入世界先进行列。

建设新一代射电望远镜,接收更多外太空的讯息,这是FAST首席科学家、总工程师南仁东在上世纪90年代提出的设想。经过长达20多年的选址和施工,“天眼”最终在贵州天然的喀斯特地貌上“张开”。

从高空望向地面,FAST的巨大反射弧面像是一口嵌入地面的大锅。6个支撑塔在周围高高竖起,网格爬满“锅”底,反射面面板一圈一圈铺满索网的空隙,织成巨网。

这是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系,也是世界上跨度最大、精度最高的索网结构。索网可以根据观测天体的方位,在FAST反射面的不同区域形成直径为300米的抛物面,以实现精确观测。这个可移动的抛物面,被人们形象地称为天眼的“虹膜”。

至于天眼的核心组成部分“瞳孔”—馈源舱,定位精度和工程难度更是前所未有。馈源是指射电天文望远镜用来接收天体信号的系统,馈源舱就是用于安放这个系统的平台。

经过工程师们的反复验算,FAST望远镜创新性地采取轻型索支撑馈源平台方案,把馈源舱减重到30吨,由6条600多米长的钢索吊在空中精准定位,误差不超过48毫米。

中科院国家天文台原副台长郑晓年表示,FAST突破了射电望远镜的百米极限,它与号称“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。在未来20年至30年的时间里,FAST都将保持世界一流设备的地位。

截至今年9月中旬,FAST发现的脉冲星数量已经达到224颗,在国际上所有的望远镜中,处于一流水平。宇宙浩瀚无穷,探索永不停止。中国科学院国家天文台表示,FAST将开启地外文明搜索,寻找来自宇宙深处高智慧生命的信号。也许有一天,“天眼”将会收到外太空生命体的回声。

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