郭正興教授詳解世界最大望遠鏡:是口「變形鍋」—新聞—科學網

2021-01-13 科學網

 

再過4個月將基本成型,和南京火車站採用的是同類方案,東南大學專家承擔技術支撐

 

 

射電望遠鏡能接收宇宙信號,研究宇宙氣體、微波雷射以及脈衝星

 

中國望遠鏡VS美國望遠鏡,綜合性能提高10倍,靈敏度提高1倍,中國射電望遠鏡,口徑500米

 

美國Arecibo望遠鏡 口徑300米

 

1 望遠鏡的環梁目前已經合龍,它是「鍋」的支架。

 

2 今年5月進入索網安裝階段,要用6000多根鋼索。

 

3 索網織好後,用反射面面板一圈圈鋪滿空隙。

 

4月20日,揚子晚報報導了中國正在建造世界最大射電望遠鏡的消息。東南大學土木工程學院國家預應力工程技術研究中心副主任郭正興教授領銜的團隊,承擔著最大望遠鏡施工階段的技術支撐。「最大望遠鏡看起來就像口超級大鍋。」郭正興透露,這口「大鍋」再過4個月就基本成型。

 

通訊員 許啟彬 實習生 喻賢璐 揚子晚報記者 蔡蘊琦

 

為何在貴州

 

望遠鏡建在天坑裡 能屏蔽信號幹擾

 

名詞解釋·射電望遠鏡

 

射電望遠鏡由定向天線或天線陣、饋電線、高靈敏度接收機和記錄儀等部分組成。天線或天線陣將收集到的天體電波,經過饋電線送到接收機上,接收機具有極高的靈敏度和穩定性,它將微弱的天體電波高倍放大後進行檢波,再將高頻信號轉變為低頻形式記錄下來。

 

中國正在建造的世界最大望遠鏡,全稱500米口徑射電望遠鏡,簡稱FAST。

 

1995年,我國天文學家提出了在喀斯特窪地中建造500米口徑球面射電望遠鏡的設想,並選址於貴州省黔南州平塘縣的大窩凼窪地。郭正興教授領銜的團隊,2011年參與到這個項目中。

 

據了解,望遠鏡項目的選址工作早在1994年就開始了。中國科學院國家天文臺的南仁東教授提出利用喀斯特窪地作為望遠鏡臺址,開始了為期10餘年的預研究。郭教授解釋,選址貴州喀斯特地貌是因為那裡有很多天然形成的天坑,剛好適合「鍋」狀的望遠鏡。山區人煙稀少,也不受射頻信號的幹擾。四面環山的地形形成了天然的反射面,屏蔽了眾多人為信號的幹擾。

 

此外,平塘縣位於貴陽市160-170公裡的距離,但是車程只要4個小時,交通非常不便。郭教授指著選址地的復原圖說:「原來這裡有幾個住家戶。據說,這裡有的姑娘一輩子都沒有出過這座大山。」郭教授解釋,選址附近是沒有基站的,也不允許使用手機。因為這些信號都要遠遠強於來自宇宙的信號。這裡只能通過固定電話和外界聯絡。

 

像織漁網一樣「織」口大鍋

 

回憶起第一次看到望遠鏡施工地,郭正興教授依舊在感嘆,「乖乖,太大了。」

 

郭正興說,施工地點四面環山,中間凹陷下去。射電望遠鏡的形狀本身就像一口大鍋,剛好能穩穩地架在山中,「絕對是難度空前的項目。」

 

郭正興說,當年有多個研究單位參與設計這架望遠鏡,有專家提議採用分離式技術,就像孩子玩拼插遊戲,把一塊塊材料組裝到一起。最終被採納的,是哈爾濱工業大學專家提出的「索網」方案,「也就是說,像編一張漁網一樣來造這口鍋。」

 

南京火車站、江寧體育場、河西會展中心、東南大學體育館等建築,都是索結構的應用。郭正興教授領銜的團隊,在這方面有豐富的經驗,這次他們的任務是織一張直徑達500米的網。

 

郭正興介紹說,望遠鏡項目的工程施工階段由國家天文臺牽頭,東南大學在該項目中作為技術支撐,「比以往任何一次都有挑戰。」

 

要用6000根「毫米級」鋼索

 

郭正興說,目前由滬寧鋼機承擔建造的環梁已經合龍,「這是望遠鏡項目一個非常關鍵的節點,環梁是這口鍋的支架。」

 

今年5月,即將進入索網安裝階段,大約用時4個月。據了解,四面環山的地形使得施工的難度大大增加。郭正興曾住在施工現場的活動板房,他用「毫米級」來形容望遠鏡項目的工程施工,「這些都是高精度的製作。」

 

郭正興表示,通過測算,編織這張大網需要由特殊材料製作的6000多根鋼索,為了防止材料變形,鋼索必須在恆溫室裡製造。這是因為冬天製造的拉索和夏天製造的拉索因室溫不同長度會有偏差。為此,製造方專門造了一間恆溫室生產拉索。

 

索網安裝和反射面面板鋪設都採用空中作業,每根鋼索的位置測定後,偏差不能超過1釐米。「還會用上在南京長江四橋建造中使用過的貓道技術。」郭正興說。

 

「變形鍋」能觀測任意方位

 

昨天,郭正興給揚子晚報記者播放瞭望遠鏡項目的宣傳片。

 

宣傳片裡,6個支撐塔高高豎起,網格逐漸爬滿了「鍋」底,向上延伸「咬住」環梁,接著反射面面板一圈一圈鋪滿索網的空隙,一張巨大的網就織好了。

 

織完巨網,剩下的就是安裝接受宇宙信號的饋源艙。饋源艙由6根拉索連接6個饋源支撐塔懸吊於反射面面板之上。

 

模擬示意圖中,這口「大鍋」會動。郭正興解釋說,望遠鏡最大的特點是索網結構可以隨著天體的移動自動變化,帶動索網上活動的4400多個反射面板產生變化,足以觀測到任意方向的天體。同時,饋源艙也隨索網一同運動,採集反饋信息。

 

這口500米口徑的大「鍋」,是口名副其實的「變形金鍋」。「中科院國家天文臺預期的使用年限是30年,測算出索網的變形次數是100多萬次。」郭正興說。

 

它有什麼用

 

最大射電望遠鏡可找外星人

 

我國建造的世界最大望遠鏡究竟有哪些功能?直徑達到500米又意味著什麼?

 

對此,郭正興解釋說,我國項目建成前,美國300米口徑Arecibo望遠鏡是世界最大。而我國的望遠鏡與之相比,綜合性能提高約10倍。

 

中科院國家天文臺射電部首席科學家李菂解釋說,我國的望遠鏡與美國望遠鏡都是整體固定在地面上,但我國望遠鏡500米半徑的球面是由4400多面主動反射單元構成,這一個個小的反射單元可以進行對焦,因此靈敏度可達Arecibo望遠鏡的2倍,巡天速度是它的10倍。與號稱「地面最大的機器」的德國波恩100米望遠鏡相比,中國的靈敏度提高約10倍。

 

李菂還表示,我國望遠鏡的一個目標是探測外星人,但這不是主要科學目標。和發現「上帝粒子」的設備一樣,我國望遠鏡的主要目標不是在短期內實現經濟效益,而是要探測宇宙中的遙遠信號和物質。比如宇宙中間的氣體、微波雷射以及脈衝星,實現對宇宙物質成分和演化歷史最基本的理解。 (原標題《世界最大望遠鏡是口「變形鍋」 能跟蹤天體尋找「來自星星的你」》)

 

特別聲明:本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要,並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站註明的「來源」,並自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜,請與我們接洽。

相關焦點

  • 中國製造世界最大射電望遠鏡 可尋找外星人(圖)
    4月20日,揚子晚報報導了中國正在建造世界最大射電望遠鏡的消息。東南大學土木工程學院國家預應力工程技術研究中心副主任郭正興教授領銜的團隊,承擔著最大望遠鏡施工階段的技術支撐。「最大望遠鏡看起來就像口超級大鍋。」郭正興透露,這口「大鍋」再過4個月就基本成型。
  • 世界最大空間望遠鏡建造完成—新聞—科學網
    騰訊太空訊 據國外媒體報導,在經歷20年的規劃和建設後,James Webb空間望遠鏡(JWST)已經完成,並將開展一系列的測試。美國宇航局的官員表示,這臺有史以來最大的空間望遠鏡將在2年內發射升空。
  • 世界最大單口徑球面望遠鏡主體工程即將完工—新聞—科學網
    作為世界最大的單口徑望遠鏡,FAST將在未來20-30年保持世界一流設備的地位,成為望遠鏡家族的掌門人。利用這架光學望遠鏡,伽利略觀測了月球環形山、太陽黑子、木星的衛星等,獲得一系列重大發現,打開了人類認識和探索宇宙的窗口。   在過去四百多年中,望遠鏡的製造技術有了突飛猛進的發展,光學鏡片的口徑最大已經達到了10米,比世界上第一臺望遠鏡大了數萬倍,集光能力隨著口徑的增大而增強,能夠探測到更遠更暗的天體。
  • 多名科學家寄語中國科學報和科學網—新聞—科學網
    如今我在科學網博客寫博文,十年有餘。感謝科學網,讓我們有個科學界華人交流的平臺。希望報社越來越好,科學常新,文圖出彩,人氣爆棚。 ◆賈偉(美國夏威夷大學馬諾阿分校教授) 在當今各種新媒體的競爭之下,科學網依然能在世界華人學界擁有大批的網友。
  • 全球最大光學望遠鏡 中國參與核心技術研發—新聞—科學網
    中國科學院國家天文臺首席科學家王俊傑告訴記者,十九世紀八十年代,國外已有1.8米級的天文望遠鏡,而中國直到上世紀八十年代,才建成2米級的天文望遠鏡,目前口徑最大的望遠鏡,其有效口徑也才為4米,這也影響了國內在天文觀測方面的研究,「沒有設備,沒法和別人競爭。」
  • 專家詳解血漿治療「前世今生」—新聞—科學網
    針對公眾關心的問題,中國科協邀請中國醫學科學院北京協和醫學院免疫學系教授黃波和北京地壇醫院感染中心主任醫師蔣榮猛,詳解血漿治療的「前世今生」。 問:最早的康復期血漿療法起源於什麼時候? 答:最早的康復期血漿治療嘗試可以追溯到100多年前。
  • 世界最大射電望遠鏡面臨關閉(組圖)
    它就是世界上最大最敏感的單碟射電望遠鏡――阿雷西沃望遠鏡。從高空看去,它就象外星人修建的一個秘密據點。事實上,它的任務是為了尋找銀河系邊緣智能生命的蹤跡。  幾十年來,這個望遠鏡在宇宙的形成和演化方面有許多驚人發現,它的雷達將地球鄰近的行星表面非常詳細地描繪出來。而且它是世界上唯一一座非常準確地跟蹤那些可能撞向地球的小行星的設施。
  • 世界最大的射電望遠鏡 就這麼被「玩壞了」
    原標題:中國的驕傲、世界最大的射電望遠鏡,就這麼被「玩壞了」你還記得深藏在貴州的崇山峻岭之中,那臺名叫FAST的世界最大的單口徑射電望遠鏡嗎?從它誕生之日開始,這臺500米口徑球面射電望遠鏡就以其中國傳統炊具大鍋的造型為人們津津樂道。
  • 世界最大天文望遠鏡紮根智利
    據英國廣播公司(BBC)4月26日報導,總部位於德國慕尼黑的歐洲南方天文臺宣布,該天文臺決定耗資10億歐元,在智利北部阿塔卡馬沙漠一座海拔3060米的山上,建造迄今世界最大的光學天文望遠鏡(E-ELT),科學家希望藉助「這隻世界上最大的眼睛」,看到更多宇宙奧秘。
  • 楊廣文、南仁東入選「2016中國科學十大新聞人物」
    楊廣文、南仁東入選「2016中國科學十大新聞人物」清華新聞網12月30日電 12月29日,「2016中國科學年度新聞人物」評選正式揭曉,清華教授楊廣文、清華校友南仁東等十人榜上有名。楊廣文於1980年至1984年在太原理工大學應用數學專業學習,後於哈爾濱工業大學獲碩士和博士學位,現為國家超級計算無錫中心主任、清華大學計算機系教授。2016年今年6月20日,國際超算大會公布了新一期全球超級計算機500強榜單,「神威·太湖之光」以超第二名近三倍的運算速度奪得第一。更令人振奮的是,該套系統實現了包括處理器在內的所有核心部件全國產化。
  • 時域中解析度光譜巡天首項成果發布—新聞—科學網
  • 郭守敬望遠鏡觀測數據對外發布—新聞—科學網
    記者今天(9月16日)從中科院國家天文臺獲悉,該臺已將我國自主創新研製的郭守敬望遠鏡巡天觀測所獲得的數據對外公布,供國內用戶和國外合作者使用。
  • 世界最大的射電望遠鏡,就這麼被「玩壞了」...
    來源:新華社、觀察者網、環球時報版權歸原作者所有,如有侵權請及時聯繫你還記得深藏在貴州的崇山峻岭之中那臺名叫FAST的世界最大的單口徑射電望遠鏡嗎從它誕生之日開始這臺500米口徑球面射電望遠鏡就以其中國傳統炊具大鍋的造型為人們津津樂道最近《中國國家天文》雜誌官方微博發布的一張照片「坐實」了人們對於這口「大鍋」的「誤解」因為在一場參觀「大鍋」的活動中真的有一位小朋友自帶食材來了
  • ...臺望遠鏡坍塌:曾是世界最大單孔徑望遠鏡 發出「地球最強電波」
    坍塌現場 圖片:法新社原計劃拆除該望遠鏡美國國家科學基金會(NSF)表示,該望遠鏡重達900噸的儀器平臺跌落到下方1000英尺(約305米)寬的反射盤上,造成反射盤損壞、三個支撐塔的頂部斷裂及支撐電纜墜落。目前沒有人員傷亡的報告。
  • 中日韓共建世界最大射電望遠鏡陣
    中國、日本、韓國三國科學家正利用他們共同構建的世界最大射電望遠鏡陣,探測銀河繫結構、超大質量黑洞等深空奧秘。三國天文學界在各自獨立開發的射電天體探測網基礎上,整合了東亞地區直徑約6000公裡範圍內19臺射電天文望遠鏡,覆蓋了從日本小笠原、北海道至中國烏魯木齊、昆明的廣闊地域,成為世界上最龐大的射電天文觀測網絡。如果配合日本「月亮女神」繞月衛星上搭載的觀天設備,這個望遠鏡陣的直徑將會擴展到2.4萬公裡。
  • 科學家首次利用射電觀測發現褐矮星—新聞—科學網
    、雙子星天文臺和美國宇航局的紅外望遠鏡(IRTF)合作,首次利用其無線電波長發射直接發現了一顆冷棕矮星。 天文學家第一次利用這些望遠鏡的觀測結果,發現並描述了一顆冷褐矮星的特徵。這顆被命名為BDR J1750+3809的星體,是第一個通過無線電觀測發現的亞恆星——迄今為止,褐矮星已經在大規模的紅外和光學探測中被發現。
  • 第七屆世界華人數學家大會在京召開—新聞—科學網
    中國科學院院長白春禮(右)、哈佛大學教授丘成桐(左)為晨興數學金獎獲得者張偉頒獎。
  • 全世界最大的天文望遠鏡 真在中國?-天文,望遠鏡,射電,FAST,世界最...
    一口幕天席地的鍋,涮著星群的波聽說,上星期,各大媒體蜂擁到了貴州的一個山坳裡,人人都在傳:「大鍋!」「直徑500米!」「面積足有30個足球場!」美食節目?當然不是。這口架在平塘縣天然喀斯特坑谷裡,大得漫山遍野的金屬鍋,涮的並非酸筍餌塊,而是電磁波。
  • voa慢速英語:世界曾經最大的射電望遠鏡坍塌
    阿雷西博天文臺的坍塌震驚了曾長期使用這個全球最大的射電望遠鏡之一的科學家。「It sounded like a rumble.卡門·潘託賈是一位天文學家,也是波多黎各大學的一名教授。她曾用這個望遠鏡做過研究。「這是一個巨大的損失,」她說。The telescope had survived ocean storms and several earthquakes in its 57 years of operation.