國產世界最大單口徑射電望遠鏡進入收尾階段

2020-12-06 騰訊網

資料圖：正在貴州省平塘縣建設的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）

原標題：中國「天眼」即將睜眼

正在貴州省平塘縣建設的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），已完成94％以上的面板安裝，整個工程進入收尾階段。

這架將來要孤獨地在山坳裡修行的望遠鏡，能為人類做些什麼？

近日，中國科學院上海天文臺的科學家劉慶會介紹，利用FAST，人類可以觀測脈衝星、中性氫、黑洞……這些宇宙形成時期的信息，甚至有更大機會捕捉外星生命的信號。

FAST能幫我們做什麼？

接收脈衝星信號，探索宇宙起源

對科學家來說，宇宙中的脈衝星是很迷人的。它們的體積非常小，小的脈衝星直徑一般只有幾十公裡，跟宇宙中動則直徑上萬公裡的天體相比，身材簡直弱不禁風。但是這麼小個頭的脈衝星，能量卻非常大。

目前全世界觀測到的脈衝星，都在銀河系以內。將來，FAST有希望觀測到銀河系以外的脈衝星。

說起來，脈衝星的信號頻率，和手機的頻率差不多。如果人類能夠接收到銀河系外脈衝星的信號，就仿佛接了一個10萬光年外的電話。

電話那頭會「聊」些什麼？——生活就像巧克力，你永遠不知道會有多奇妙的事情發生。

總之越是遙遠的信息，越是接近於宇宙起源的信息。

捕捉中性氫，了解星體歷史

如果我們可以俯瞰宇宙，會發現宇宙空間也像人類生活的區域一樣，有疏密之分：有的地方聚集了比較多的星體，有的區域則較少。

與人間不同的是，這和發達程度與否無關，這種分布和中性氫這種物質的分布相關。

大約137億年前宇宙大爆炸後，剛剛起源的宇宙裡，充滿了稀薄的氣體中性氫。這些氣體經過演化，慢慢形成了宇宙中的各種恆星、行星。

感覺中性氫就像榮國府的老太太一樣，她在哪裡，哪裡就是頂熱鬧的，姑娘、小夥兒都圍著轉。當然，這位太君真是萬壽無疆。

所以搞明白了宇宙中「老太君」的習性，宇宙有幾大家族，星體祖宗十八代歷史就能搞清楚了。

組成觀測網，看黑洞吞噬小天體

FAST建成後，能和中國現有的其他5個射電望遠鏡 （北京，口徑50米；上海有兩架，口徑分別為65米、25米；烏魯木齊，口徑25米；昆明，口徑40米）組成一個甚長基線幹涉測量網——不用逼迫自己理解這個單詞是什麼意思，總之這是一個能夠觀測天體構造的高清系統。

比如，宇宙中是看不見的黑洞，因為黑洞會吸走任何物質。但一個天體被黑洞吞噬時的瞬間，它並不是了無痕跡的——因為天體會掙扎著發生噴流現象，「砰！」

感謝這最後的「掙扎」，這讓人類有機會可以搞清楚黑洞周圍的宇宙信息，由此推斷出宇宙的故事。

當然，這首先得建立在看得見這一幕的基礎上。目前，世界上的各種設備，大約看到過十個八個這樣的情景。而FAST不僅可以看到，還能夠看到一大堆噴流。劉慶會說，只有觀測到大量的噴流樣本，才可以得出更準確的結論。

除了宇宙的物質，地球上的人們也很關心，這樣的大傢伙，是不是更便於尋找外星生命？「理論上講，FAST能夠接收到更大範圍的天外信息，要是運氣好，剛好有外星人發信號，也許就能捕捉到。」劉慶會說，對想要尋找外星生命的人們來講，FAST能夠比目前的設備進一步的是，一旦接收到外星生物發射的信息，FAST能夠準確地指出，它們是從哪個方向來的。

為什麼建在貴州？

那裡有最適合建望遠鏡的大坑

這樣一個世界之最的設備，為什麼要建在一個山坳坳裡？

因為貴州到處都是坑啊！

劉慶會去年7月就去看過FAST，飛機在貴陽上空時，一眼望下去，從幾米直逕到幾公裡直徑，天坑無數。

真的，這些都是老天「刨」的坑。

這些自然形成的喀斯特地貌坑，多是半球形，由經歷風吹雨打留存下來的巖石組成，大而堅硬，非常穩定。

1995年底，射電「大望遠鏡」中國推進委員會，提出了利用貴州喀斯特窪地，建造球反射面的「喀斯特工程」概念。

射電望遠鏡是半個球面體造型的傢伙，還有什麼比讓它「一屁股」穩穩坐進去的位置更落位的地方？「不然我們還得花費巨大的人力、物力為望遠鏡建造底座。」劉慶會說，像上海天文臺的口徑65米的望遠鏡，是由支架支撐的，建造成本相對比造基座低。但是目前並沒有材料能夠建造一個基座，支撐口徑500米的大望遠鏡。「射電望遠鏡的四千多塊面板還會調整角度，如果支撐得不好，很可能影響它的角度。」

經過反覆篩選，中國科學家最終在平塘縣克度鎮找到了「大窩凼」——最適合碩大「天眼」的深深的「眼窩」。

所以建設就省下了一大筆挖坑的經費。「而且這個地區人煙稀少，信號受到的幹擾很少。」劉慶會說，光是手機信號，就會大大幹擾天外信號的接收，因為它們的信號頻率相似，手機信號強度很可能高於天外信號幾百萬倍。

去年劉慶會去貴陽的時候，FAST已經到了鋪面板的階段。這樣的大型天文設備，也和建築物一樣，講究做工的精巧。比如，FAST大面板上最重要的裝置——匯聚信息的喇叭形「饋源」，是中國設計師的一大創新。FAST的饋源，由6根繩索拉住，本身重量只有幾十噸，非常輕巧。

據《錢江晚報》

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