雖然都是「望遠鏡」,射電望遠鏡的外形和我們常見的光學望遠鏡卻大不相同,射電望遠鏡看起來像一口鍋,和以前用的衛星鍋有幾分相似之處。一般的光學望遠鏡主要使用透鏡、反射鏡來觀測遠距離的物體,看到的是可見光的景象,而射電望遠鏡主要用來接收來自宇宙深處的無線電信號,顯然是沒法使用透鏡這些設備,再加上來自宇宙深處的各種無線電波、電磁輻射強度極為微弱,所以需要將這些微弱信號集中起來,才能被我們監測到。科學家就採用拋物面天線的形式將這些微弱的信號反射到一個集中點,然後統一收集,這樣就可以收到各種微弱的信號。
當然,拋物面天線的用途非常廣泛,即使是用於與宇宙深處探測器進行通訊的深空網絡,也是採用這樣的天線,因為探測器從宇宙深處發回的信號在到達地球時,信號強度已經嚴重衰減到難以被接收到,只能依靠這樣的天線才能接收到。我們分布看看世界上第一大、第二大天眼的現狀。
被砸爛的美國阿雷西博望遠鏡
美國「天眼」如何了
目前世界上最大的射電望遠鏡是我們國家的「天眼」,口徑達到500米。在我們「天眼」出現之前,美國的阿雷西博射電望遠鏡是曾經最大的「天眼」,它的口徑為305米,在擴建以後達到350米。從外形來看,兩個「天眼」都相似,其中的原因就是因為這樣的射電望遠鏡用來接收來自宇宙深處的無線電信號,其中的原理前文已經提到,所以這些望遠鏡都像一口鍋,造型自然相似了。
在1974年改造完成後,美國阿雷西博射電望遠鏡朝著距離地球25000光年遠的球狀星團M13發射了一組無線電信號。在這一年,阿雷西博射電望遠鏡還發現了第一個射電脈衝雙星系統PSR191316,在1991年發現了毫秒脈衝星PSR125712的行星系統,這是我們人類第一次發現太陽系外的行星系統,所以這一個射電望遠鏡在天文學方面還是取得了不少研究成果。不過,美國現在這一個「天眼」已經鏽跡斑斑,看起來像垃圾場。畢竟這個望遠鏡已經有幾十年歷史,每一種設備都有設計年齡,隨著使用年限增長,這些設備也會開始老化,所以現在阿雷西博望遠鏡生鏽,也是意料之中的事情。
我們天眼的碩果纍纍
我們的天眼在1994年提出構想,歷時22年建成,在2016年9月25日建成啟用。從時間來看,我們的天眼更加年輕,再加上是新建的設備,所以比美國的阿雷西博射電望遠鏡更加先進,是當前世界上口徑最大、最靈敏的射電望遠鏡。
可能有一些朋友指出,我們經常看到哈勃望遠鏡傳回的各種宇宙精美照片,為什麼500米口徑的天眼靈敏度這麼高、這麼先進,卻沒有拍攝到這些照片。前文已經提到,射電望遠鏡和光學望遠鏡是不同的,射電望遠鏡接收到的是無線電之類的信號,「看到」的是不可見光的景象,並不是可見光的景象。
天眼在建成投入使用以後,可以說是碩果纍纍,截止至2020年9月中旬,天眼發現的脈衝星已達224顆,在探索脈衝星領域,天眼已經可以說是達到了國際絕對一流水平。當然,隨著天眼的不斷探索,未來發現的脈衝星會更多。現在天眼也已經啟動了脈衝星測時陣列、漂移掃描多科學目標巡天等5個重大和優先項目。
當然,天眼的功能也不僅僅是尋找這些脈衝星,它有能力重現宇宙的早期景象,可以將空間測控能力延伸到太陽系邊緣,讓我們的深空通訊能力大幅度提高。我們常提到的旅行者1號探測器目前已經飛往太陽系邊緣,如果沒有這些先進的接收設備,這些星際探測器是沒法與地球通訊的。如果我們國家未來也發射類似的星際探測器,天眼可以實現超遠距離的通訊,為飛往宇宙深處的探測器提供引導。
還有一個很大朋友都關注的問題,那就是尋找外星人。由於天眼很先進,如果我們銀河系內存在類似我們人類這樣能夠發射無線電信號的外星人,那天眼就可能會發現他們。前段時間英國科學家推算出在銀河系內可能至少存在36個類似我們人類這樣的外星文明,由於他們距離我們地球比較遠,超過1.7萬光年。所以如果這些外星文明在1萬多年前發出了信號,可能很快就會被我們發現了。所以,現在我們就靜靜地等待天眼不斷傳來捷報,希望早日發現外星人吧。