自4月1日起,被譽為「中國天眼」的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)將於2021年4月1日正式對全球科學界開放,各國科學家可以通過在線方式向國家天文臺提交觀測申請,申請的項目將交由「中國天眼」科學委員會和時間分配委員會進行評審、提出項目遴選建議,並於8月1日起分配觀測時間。
據「中國天眼」運行和發展中心常務副主任、總工程師姜鵬介紹,面向全球科學界開放的第一年,預計分配給國外科學家的觀測時間約佔10%。
按照科學目標和相關戰略規劃,「中國天眼」已確立多個優先和重大項目,其中包括多科學目標漂移掃描巡天、中性氫星系巡天、銀河系偏振巡天、脈衝星測時、快速射電暴觀測等,但觀測申請不限於這些領域。
曾經地球有「兩隻眼」看向外太空,一隻是位於美國的阿雷西博射電望遠鏡,另一隻就是位於中國貴州的「中國天眼」(FAST)。2020年12月14日,《自然》通過官網公布了2020年十大科學發現。其中,中國「天眼」FAST在快速射電暴方面的研究成果入選。
不幸的是,阿雷西博射電望遠鏡去年12月突然坍塌。阿雷西博對射電天文學的重要發現以及行星和太陽系的研究貢獻巨大。阿雷西博在發現太陽系外第一顆行星的過程中發揮關鍵作用,並幫助天文學家識別了飛越地球的潛在危險小行星。
自2011年開始建設、2016年落成啟用,歷時三年多調試驗收,FAST的觀測範圍已經能企及河外星系甚至百億光年之外的宇宙邊緣。FAST開創了建造巨型射電望遠鏡的新模式,突破了傳統望遠鏡的工程極限,採用全新設計方案、口徑更大,比國外同類望遠鏡的調試期更短,遠超國際慣例和同行預期。
什麼是天眼?
宇宙中有各種各樣的電磁波射向地球,但是大氣的不同成分會阻擋宇宙電磁波的入射。科學家們往往會採用射電望遠鏡獲得這些隱藏著宇宙信息的電磁波。射電望遠鏡,是在射電波段(天文上把部分微波和無線電的波段叫作射電波段)觀測的望遠鏡,將宇宙天體發出的無線電波反射會聚到一點,經過接收機的放大,並轉變成能用儀器記錄的信號。可以說,射電望遠鏡就是人類探索宇宙的「天眼」。
為什麼選址在貴州?
1994年,中國天眼總工程師南仁東開始為項目選址,研究團隊建立了391個候選地區的地形地貌資料庫,再從中精選出90多個進行漫長的實地勘察。踏遍千山萬水,項目最終在貴州省平塘縣的大窩凼落地。為什麼這裡會脫穎而出?
地處雲貴高原的貴州,地形以高原山地居多,平均海拔約1100米。一般情況下,海拔越高,越能減少電磁波的傳播損失,從而在最大限度地發揮觀測設備的效能。天眼作為我國天文觀測的重要基地,如何保障觀測數據的清晰準確至關重要。
天眼的選址不僅僅考慮海拔條件,還有地貌的要求。作為射電望遠鏡,天眼需要建造一個「大鍋」接收信號,通過「鍋」的反射聚焦,把大面積的信號聚攏在一點上。「鍋」的面積越大,接收的信號越好,為了減少工程開挖量,項目的選址最好選擇凹形口徑較大的窪地。因此,青藏高原儘管在海拔上佔據優勢,但由於群山延綿、分布著大量的永凍土,施工難度極高,不利於天眼的建造,被排除在選址之外。喀斯特地貌廣布的雲貴高原成為最優選擇。
隱藏在貴州群山深處的平塘縣大窩凼,就是一片天然的窪地,具有特殊的「凹形」地理結構,宛如一個天然的「灶臺」盛起了天眼的「鍋」。而且這裡地下溶洞極為發育,便於雨水下滲和流動,不易形成積水,避免腐蝕和損壞望遠鏡,簡直是為天眼量身定做的存在。
同時,由於天眼接收大量的無線電信號,需要十分「安靜」的環境,人類活動中的電視、手機、廣播等無線設備都會對天眼的磁場帶來幹擾,影響天眼的靈敏度,項目必須遠離城市、村落和信號基站。貴州的偏遠地區,人口密度小,旅遊業發展程度低,電波幹擾比旅遊業發達的雲南更少。
去看山,去看水,去看文化遺存,去聽風,去聽松,去聽傳奇故事。
所謂「成長」,就是一場在旅行中產生的華麗蛻變,這一路的所見、所聞、所感,都會成為孩子成長的養料,供他們汲取,源源不斷……
去喀斯特地貌繁盛的地方探洞,去了解外太空,還可以去民族村寨感受淳樸的民風民俗……
我是小小工程師,動手搭建天眼鋼架模型,了解「天鍋」的構建原理,信號接收原理。研學導師帶隊深入研學。
驚奇與感動並存,玩樂學習兩不誤!