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“大耳朵”听宇宙
2015-08-10 人民日报

图为500米口径球面射电望远镜建成后的效果图。

中国电子科技集团供图

  无论是“巨眼”还是“大耳朵”,都不足以形容从空中俯瞰后又下到谷底所带来的震撼。

  8月初,贵州黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼洼地,依托喀斯特地区“天坑”而建的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜成功拼装出首个反射单元。未来数月内,4450个反射单元将拼出30个足球场大的接收面积,以捕捉远在百亿光年外的射电信号。

  科学家诗意地形容,半个多世纪以来,人类接收到的宇宙讯号的力量还不足以翻起一页纸,遥远的信号像雷声中的蝉鸣,没有超级灵敏的耳朵就分辨不出来。

  现在,这个英文简称为“FAST”的巨型射电望远镜,既是一只超级巨耳,同时也像一把更密的筛网,捞出宇宙中更多的“漂流瓶”。

  与美国阿雷西博300米望远镜相比,我国FAST的综合性能提高约10倍

  作为我国大科学工程,利用贵州喀斯特地区洼坑作为台址的这个500米口径球面射电望远镜,是目前世界上正在建造的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜,开创了建造巨型射电望远镜的新模式,被认为将在未来20至30年内保持世界一流地位。

  全新的设计思路,得天独厚的台址,在突破了天文望远镜百米工程的极限后,FAST将凭借它的巨大身段,侧耳倾听来自遥远星河的天籁。

  简单说来,射电天文望远镜,跟收卫星信号的天线锅其实是一回事。通过“锅”的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。射电天文学家就像是装备最高级的无线电爱好者,他们聆听的信号不是人造的,而是“天生”的。为了接收更微弱的宇宙信号,只有把天线锅造得更大。

  但建造更大的望远镜非常困难。射电望远镜要求毫米级的精度,在平地上建百米以上的射电望远镜,巨大的自重就会造成形变,一阵风也会让它变形。因此有天文学家提出了思路:在喀斯特地形中常见的“天坑”里造。FAST的建设,代表着中国天文学家这个美好设想和愿景正在成为现实。

  FAST之前,世界上最大的射电望远镜,一个是德国100米直径的“埃菲尔斯伯格”,一个是美国300米直径的“阿雷西博”。中国电子科技集团公司研究员级高级工程师王枫认为,FAST建成以后,与号称“地面最大的机器”的德国100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜相比,其综合性能提高约10倍。

  未来,在探测宇宙中的遥远信号和物质方面,FAST将是对脉冲星、类星体等各种暗弱辐射源进行精密观测的利器,有助于解答宇宙初始混沌、暗物质分布与大尺度结构,以及星系演化等领域的谜团。同时,在深空探测、脉冲星自主导航、高分辨率微波巡视和太空天气预报等方面,也将发挥重要效用。

  除了单向接收宇宙信号之外,FAST也可以看成是一根巨大的地球天线,提供星际间的深空通讯能力。如果有人类航天器飞到远至太阳系外缘行星,仍然能够通过FAST和地球联系上。

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