中國天眼-500米口徑球面射電望遠鏡簡介

2021-01-08 深夜書評

500米口徑球面射電望遠鏡(英語:Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope,簡稱FAST)是中國科學院國家天文臺的一座射電望遠鏡,焦比達0.467。FAST位於貴州省平塘縣克度鎮大窩凼窪地,利用喀斯特窪地的地勢而建。其主體工程於2011年開工,2016年落成。FAST是目前世界上最大的單一口徑、填充口徑(即全口徑均有反射面的)射電望遠鏡[4];並且是世界上第二大的單一口徑射電望遠鏡,僅次於俄羅斯的RATAN-600望遠鏡(該望遠鏡為環形)。

FAST項目主要由中國科學院國家天文臺研究員南仁東負責,他擔任首席科學家和工程師。

這架望遠鏡在1994年首度提出。1994年4月,預研究及貴州選址工作啟動。

在2007年7月國家發展及改革委員會批准此一項目。經過考察,望遠鏡的建設定點定在大窩凼村,在2008年12月26日,在施工現場舉行了奠基儀式。2011年3月25日,FAST工程正式開工建設。2012年12月31日,臺址開挖主體工程竣工。2013年12月31日,FAST完成鋼結構主動反射面環形支撐圈梁的製造與安裝。2014年11月30日,饋源支撐塔建成。2015年2月4日,大跨度索網安裝工程完成。2015年8月2日,第一塊反射面單元成功吊裝。2015年11月21日,饋源艙成功起艙進入聯調階段。2016年7月3日上午,最後一個面板安裝完成,FAST望遠鏡主體工程完成。

2016年9月25日,FAST望遠鏡正式開光,開始測試和調試設備。第一次觀測是在主反射器沒有活動的情況,以它固定的形狀配置下進行,並藉由地球的自轉掃描天空。因為較長的波長對反射器形狀誤差的寬容度較大,隨後的早期科學研究將在較低的頻率下進行,以使主動表面達到其設計精度。校準各種儀器需要三年的時間,之後就會全面投入運行,中國進入觀天時代。終極目標在尋找宇宙規律(Looking for the law of the universe)。2017年底,預計首批觀測數據公布。

2017年10月10日,中國科學院宣布FAST首次新發現兩顆脈衝星,其中一顆編號J1859-0131(又名FP1-FAST pulsar #1),自轉周期為1.83秒,據估算距離地球1.6萬光年;一顆編號J1931-01(又名FP2,隨後被證實該脈衝星已於2007年被美國GBT望遠鏡350 MHz 漂移巡天項目所發現),自轉周期0.59秒,據估算距離地球約4100光年。這兩顆脈衝星分別由FAST於2017年8月22日、25日在南天銀道面通過漂移掃描發現。

2018年,「中國天眼」安裝並調試了專門用於地外文明搜索的後端設備。這個功能有點像篩子的後端設備,主要就是從「中國天眼」浩如煙海的電磁信號中,篩選出有用的窄帶候選信號,而把天體和人工信號排除掉。美國加州大學伯克利分校地外文明研究團隊基於幾十年的地外文明搜索經驗,攜手中國科學院國家天文臺,為「中國天眼」量身開發了這套專門設備。北京師範大學天文系宇宙學與地外文明研究團組張同傑教授預計2020年9月後可以投入新觀測,啟動針對地外文明的搜索。

建成後超越波多黎各的阿雷西博天文臺,成為世界上最大的單面口徑球面射電望遠鏡。

最初的預算是人民幣7億元,最終的造價是人民幣12億元(1.8億美元)。遇到的最大困難是站址位置偏遠,道路通行不良,需要增加屏蔽以抑制主鏡像制動器的電磁幹擾(radio-frequency interference,RFI)。主鏡制動器的故障率是依然存在的問題。

當地政府在望遠鏡周圍發展旅遊業的努力,引起了天文學家的擔心。他們擔心附近的行動電話是電磁幹擾的來源。估計在2017年會有1,000萬遊客,將迫使官員決定科學任務與旅遊業的經濟效應。

2020年1月11日,FAST通過驗收,正式開放。

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