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搜寻星外文明探索宇宙新知

发布时间:2019-08-24 01:07:27

搜寻星外文明 探索宇宙新知

百科知识   光学望远镜和射电望远镜均为观测宇宙天体的重要工具。经典的射电望远镜其基本工作原理和光学反射望远镜相似,不同点在于,光学望远镜接收的是可见光,射电望远镜接收的是肉眼看不到的射电波。在天文探测上,射电波可以穿过可见光无法穿越的尘雾,射电望远镜就能探测到以往凭光学方法看不到的宇宙深处。  上世纪60年代,天文学取得了4项非常重要的发现,分别是脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射和星际有机分子,而这四大发现都与射电望远镜有关。  新闻眼  全球射电望远镜启用  有着超级天眼之称的500米口径球面射电望远镜(简称FAST),9月25日在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成,开始接收来自宇宙深处的电磁波,这标志着我国在科学前沿实现了重大原创突破。  浩瀚星空、广袤苍穹,自古以来寄托着人类的科学梦想。FAST是具有我国自主知识产权、世界单口径、灵敏的射电望远镜,借助这只巨大的天眼,科研人员可以窥探星际之间互动的信息,观测暗物质,测定黑洞质量,甚至搜寻可能存在的星外文明。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者,这也将为世界天文学的新发现提供重要机遇。  天眼工程的中国创造  FAST给人的感觉就是大:直径500米,高差173米,从空中俯瞰,就像一口由群山环抱的超级大锅。锅面巨大的球冠形反射面;锅正中央悬空的盒子馈源舱;支撑锅的无数道线索网等支撑结构。一点一面多线,看似纤细简单,却牢牢撑起了这个庞然大物,并保障了其高超的灵敏度和综合性能。  洼坑内铺设的500米球冠状主动反射面是FAST望远镜的关键组成部分,共有4450块反射面板单元,有近30个足球场大。每块反射面单元边长为10.4米~12.4米,重427.0千克~482.5千克,厚度约1.3毫米。由索网结构支撑的反射面通过反射聚焦,将射电信号聚拢到一点上。铺设一块块反射面单元就花了11个月。  射电信号聚焦的一点就是锅底正上方悬挂的馈源舱,馈源舱下平台安装着FAST用来接收宇宙外来信号的馈源接收机,通过它把数据传输出去。与国外的射电望远镜不同,FAST的馈源舱可以移动。FAST的创新之处还在于,将一直以来万吨级的馈源平台重量降至30吨。  没有精密测控,FAST会变成瘫痪的植物人。如大锅里伫立着24个放置激光全站仪的基墩,这是进行位置基准的重要设备。工程师们用梅花桩将其打到了地面的基岩,经过3年测试,达到了1毫米的稳定性。  为什么选址贵州大窝凼?  何处安放FAST?项目组使用遥感、地理信息系统、GPS、现场考察与计算机图像分析等方法,进行了多学科的台址评估工作,并在自然地理、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。经过反复筛选,终确定贵州省平塘县克度镇金科村的大窝凼为适合硕大天眼的深眼窝。  选址于此主要基于3方面因素:一是地貌接近FAST的造型,工程开挖量小;二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透,不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜;三是射电望远镜需要静,附近5千米半径之内没有集镇,无线电环境理想。  FAST到底有多牛?  理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于目前已知宇宙的边缘。作为世界的单口径望远镜,FAST将在未来20年~30年保持世界的地位。  根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在其球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个抛物面来汇聚电磁波。如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。  FAST究竟有多灵敏?科学家打了个比方,有人在月亮上打手机,也逃不过它的眼睛。与德国波恩100米口径望远镜相比,它的灵敏度提高了约10倍;与美国阿雷西博350米口径望远镜相比,天眼综合性能也提高了约10倍。  FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星。还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。  宁静和绿色护卫天眼  为了确保射电望远镜运行环境安全,《黔南布依族苗族自治州500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区环境保护条例》于9月25日正式生效。  由于射电望远镜运行对电磁波高度灵敏,涉及范围广泛,情况十分复杂,保护难度较大。世界各国对射电望远镜的电磁波环境保护通用的做法是划定一定范围的保护区域。  2015年8月,黔南州人大环资委启动《黔南布依族苗族自治州500米口径球面射电望远镜设施及电磁波宁静区保护条例》立法工作。2016年7月,贵州省第十二届人民代表大会常务委员会批准了《黔南布依族苗族自治州500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区环境保护条例》。  《条例》明确,自治州人民政府及电磁波宁静区内的县级人民政府,应当加强电磁波宁静区环境保护和管理工作的领导,建立综合协调管理机制,编制环境保护规划,并将所需的经费纳入同级财政预算。  《条例》规定,射电望远镜电磁波宁静区包括以射电望远镜台址为圆心、半径5公里的区域为核心区,5公里~10公里的环带为中间区,10公里~30公里的环带为边远区。核心区内禁止新建、改建、扩建与核心区环境保护和射电望远镜无关的建设项目,违者由县级人民政府有关行政主管部门责令停止违法行为,处以两万元以上10万元以下罚款;已建成的要按照规定限期拆除或者关闭。  《条例》还要求,加强电磁波宁静区植被、水体和地貌的保护,建立森林防火联防机制。核心区为森林防火常年禁火区,中间区、边远区为重点防火区。核心区禁止开展破坏环境的砍伐、狩猎、开垦、烧荒等活动。  相关链接美国阿雷西博望远镜  位于波多黎各岛上的一座天然火山口当中,其反射面口径为350米。波多黎各岛位于赤道附近,这个位置对于跟踪和观测行星、脉冲星和其他天体十分理想。阿塔卡玛大型毫米波天线阵  位于智利北部的查南托高原,由64面口径为12米的射电天线组成,是多个国家研究机构合作建造的大型射电望远镜阵列。所处位置非常适合毫米波天文观测。德国埃菲尔斯伯格射电望远镜目前世界上的全可动射电望远镜之一,位于德国波恩市西南方向约40千米的一个山谷中。观测波段很宽,从3毫米到90厘米。其灵敏度和分辨率较高,率先在毫米波段观测到脉冲星的辐射。

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