你能想到最大的望遠鏡能有多大嗎?30個足球場大、口徑500米!這樣大的望遠鏡你能想像嗎?
這就是中國目前正在建造的高靈敏度的巨型射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,簡稱FAST),建成後將成為世界上口徑最大的單天線射電天文望遠鏡。
據了解,FAST工程自2011年3月正式開工建設以來,各系統陸續進入實施階段。 國家天文臺FAST工程現場指揮部副研究員石雅鏐表示,整個項目預計到2016年完成,項目概算總投資總投資6.67億元。
得天獨厚的臺址優勢
FAST項目採用了中國科學家獨創的設計,同時也利用了貴州獨特喀斯特地形條件和極端安靜的電波環境。
500米口徑球面射電望遠鏡的臺址位於貴州省黔南州平塘縣克度鎮綠水村的「大窩凼」窪地。「大窩凼」窪地是喀斯特地貌所獨有的一大片漏鬥天坑群,就像一個天然的巨碗,剛好盛起望遠鏡約20萬平方米的巨型反射面,建成後的望遠鏡將會填滿整個山谷。
石雅鏐表示,「望遠鏡實質上就是一個大的天線,天線的口徑如果超過100米,原來的支撐結構一般都要垮塌,所以望遠鏡本身就要採取比較特殊的結構,這種特殊的結構就要依賴於窪地。」利用貴州南部獨特的天然喀斯特窪坑可大大降低望遠鏡工程造價。
「窪地一般存在喀斯特地區,中國的喀斯特地區也就是雲貴高原。我們經過12年的工程選址,對雲貴高原一千多個窪地進行了遴選,『大窩凼』的窪地是最理想的。」他還補充說。
喀斯特地質條件還可以保障雨水向地下滲透,而不會淤積在表面腐蝕和損壞望遠鏡。
大窩凼有極端寧靜的自然環境,由於無線電環境對射電望遠鏡影響極為重要,項目地址半徑5公裡之內必須保持寧靜和電磁環境不受幹擾。大窩凼附近沒有集鎮和工廠,在5公裡半徑之內沒有一個鄉鎮,25公裡半徑之內只有一個縣城,這為大射電望遠鏡的建設提供了極端安靜的電波環境。
中國科學院副院長詹文龍說,FAST是「十一五」國家重大科技基礎設施建設項目,它具有三項自主創新成果:利用貴州天然的喀斯特窪坑作為臺址;窪坑內鋪設數千塊單元組成500米球冠狀主動反射面;採用輕型索拖動機構和並聯機器人,實現望遠鏡接收機的高精度定位。
重要的科學及應用價值
這麼大望遠鏡能用來幹什麼?
與號稱「地面最大的機器」的德國波恩100米口徑望遠鏡相比,它的靈敏度提高約10倍;與目前世界上最大單口徑射電望遠鏡——美國阿雷西博(Arecibo)305米口徑望遠鏡相比,其綜合性能提高約10倍。
「首先是科學價值。FAST項目的科學意義非常重大。建望遠鏡是瞄準21世紀的科學前沿,尋找暗物質、暗能量。現在宇宙中有99%的質量和能量知道它的存在,但不知道它的特性是什麼。」石雅鏐表示。
「第二個是應用價值。它是一個大的天線,可用於導航和雷達。」他補充說。FAST可把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣,將深空通訊數據下行速率提高100倍。其應用價值可以是為自主導航這一前瞻性研究製作脈衝星鍾;診斷識別微弱的空間訊號,為國家安全服務;提供高解析度和高效率的地面觀測;跟蹤探測日冕物質拋射事件,服務於太空天氣預報。
FAST項目建成後,邊遠閉塞的中國黔南喀斯特山區將變成世人矚目的國際天文學術中心,還可為當地旅遊業增添新的旅遊景點。