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位于贵州省黔南州平塘县克度镇的500米口径球面射电望远镜( fast )建成至今已近3年。 截止到7月19日,世界上最大的射电望远镜发现了125个高质量的脉冲星候选体,确认了86个。 这表明,尚处于设备调试阶段(今年正式进行国家检测)的fast将部分实现科学目标,建成实用的望远镜,真正开展天文观测事业。
工程建设后的fast,进入了望远镜自身的调试阶段。 fast总工程师、国家天文台研究员姜鹏说:“fast调试困难,调试工作涉及测量、控制、力学、电子学、天文等多个学科的行业,具有很大的技术挑战。 另外,fast的商业模式与以前流传的望远镜大不相同,没有可供参考的经验。
当然,fast望远镜目前已经实现了跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种天文观测模型,有些重要指标超出了预期。
这是一代天文学家的梦想。
1993年,在国际无线电科学联盟大会上,中国等10个国家的天文学家提出应该建设新一代射电大望远镜。 他们期待着在电波环境被彻底破坏之前,正式审视初期的宇宙,弄清楚宇宙结构是如何形成和进化的。
制作fast的动机就是从这里开始的。
1994年底,北京天文台(现国家天文台)领导国内20所大学,提出了喀斯特建设工程。 他们从中国西南无数喀斯特地貌的凹陷中选择了贵州省平塘县的大窝。 年3月,该工程( fast )正式开工建设。
射电望远镜和光学望远镜一样,口径越大接收的电磁波越多,灵敏度越高,检测能力越强。
fast望远镜是将覆盖30个足球场的信号凝聚在药片尺寸的空之间而成的。 这样,fast就可以拦截宇宙微弱的电波信号。 为了实现这个目标,500米口径的结构必须实现毫米级的精度。 这是以前的天文学家没有经历过的。
回顾建设历史,姜鹏接受科技日报记者独家采访时说,在建设中,fast队遇到山开道,遇到水过桥,完全是摸着石头过河。 因为要突破电波望远镜100米口径的极限,制作建设巨大电波望远镜的新模型。 技术挑战非常多。
科学家必须在大窝凯这个凹坑铺设由4000个以上单元组成的500米球冠状自发反射面,球冠的反射面必须在射电源方向形成300米口径的瞬时抛物面。 使用轻型电缆拖曳机构和并联机器人实现接收机的高精度定位,以使望远镜接收机与传统的抛物线天线成为同一焦点。
fast通过拉网来调整天线(大锅)。 整个网与框和2000多个凹陷的地面的驱动器相连。 这些电机协同工作,控制着索网的形状。 另一方面,整个变形(天线调整)过程由激光定位系统进行校准。
悬挂在大锅上的神舟飞船大小相似的馈源舱(信号接收单元),重30吨,内置了世界上最精密的接收器。 被吊在6根400米以上的钢索上,移动范围达到200米,随时会收到30个足球场大小的大锅发出的信号。
框架、索网、接收机,任何部分的位移必须控制在毫米级,fast才能正常动作。 姜鹏表示,仅反射面,fast就需要2000多台执行器协调控制,而且索网将所有执行器连接在一起,可以说牵动着全身。
姜鹏很高兴经过两年多的紧张调整,fast的一些性能指标超出了预期,在灵敏度、系统噪声、指向精度等关键技术指标上达到了国家检测标准。 调试后的fast是正确的世界上灵敏度最高的射电望远镜,可以说可以帮助人类了解更远、更早期的宇宙。
年10月10日,国家天文台在北京宣布,fast望远镜发现了6颗新的脉冲星。 开辟了国际上首次利用中国制造的望远镜发现脉冲星、中国射电波段大科学装置系统产生原始发现的新时代。
现在,fast发现的候补脉冲星超过了100个。 fast工程首席科学家、国家天文台研究员李菂说:“去年2月,fast检测到了历史上最黑暗的毫秒脉冲星之一。 这个脉冲星其他国家的许多望远镜都没有见过几次。 这充分说明了fast在灵敏度方面的特点。
fast的研发与建设,体现了我国的自主创新能力,将推动我国天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、大规模结构工程、公里范围高精度动态测量等多个高新技术行业的快速发展。 记者李大庆
标题:“FAST:当之无愧的世界最灵敏射电望远镜”
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