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2013年最后一天，位于貴州省平塘縣的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱FAST）主體圈梁合龍,，標(biāo)志著這個(gè)世界最大的單口徑天文望遠(yuǎn)鏡全面進(jìn)入設(shè)備安裝階段,。FAST是我國(guó)天文望遠(yuǎn)鏡建設(shè)領(lǐng)域的重大突破，預(yù)計(jì)2016年投入使用,，將在未來(lái)20－30年保持世界一流設(shè)備的地位,。由于它的大口徑,，F(xiàn)AST能讓我們看到更遠(yuǎn)的太空，幫助人類窺探宇宙最初始的面貌,。
即將實(shí)現(xiàn)主體圈梁合龍的FAST建設(shè)工地 主體圈梁合龍 2013年12月31日,，F(xiàn)AST完成鋼結(jié)構(gòu)主動(dòng)反射面環(huán)形支撐圈梁的制造與安裝。 當(dāng)日下午13時(shí)30分,，整個(gè)環(huán)形支撐圈梁中最后一個(gè)廂梁被緩緩吊起,，半個(gè)多小時(shí)后，廂梁被吊至環(huán)形支撐圈梁連接間,，精準(zhǔn),、穩(wěn)妥地鑲嵌在圈梁的最后一節(jié)空位中。 最后,，隨著中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng),、FAST工程經(jīng)理嚴(yán)俊一聲令下，F(xiàn)AST工程中的鋼結(jié)構(gòu)主動(dòng)反射面環(huán)形支撐圈梁工程實(shí)現(xiàn)合龍,。 主動(dòng)反射面環(huán)形支撐圈梁是FAST工藝設(shè)備中最關(guān)鍵的一步,，在整個(gè)FAST工程中猶如人體的骨架，支撐著望遠(yuǎn)鏡,。其成功合龍,，標(biāo)志著FAST工程工藝設(shè)備將進(jìn)入全面建設(shè)階段。
合龍后的“FAST”骨架 90%以上材料自主研制 座落于平塘縣“大窩凼”的FAST是國(guó)家科教領(lǐng)導(dǎo)小組審議確定的國(guó)家九大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一,。項(xiàng)目2008年12月26日奠基,，預(yù)計(jì)2016年9月建成。 國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng),、主動(dòng)反射面系統(tǒng)總指揮鄭曉年說(shuō),，“FAST應(yīng)該說(shuō)是世界第一大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，從射電望遠(yuǎn)鏡地位來(lái)說(shuō),，如果建成的話,，我們可以形象地說(shuō)，它在射電望遠(yuǎn)鏡中,，可以做盟主,。跟它可比的就是美國(guó)305米的阿雷西博（Arecibo）望遠(yuǎn)鏡，目前是最大的單口望遠(yuǎn)鏡,?！?/font>
FAST效果圖 早在1995年,，我國(guó)天文學(xué)家就創(chuàng)造性地提出了在喀斯特洼地中建造500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想,，并選址于貴州省黔南州平塘縣的大窩凼洼地。FAST利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址,，洼坑內(nèi)創(chuàng)造性地鋪設(shè)4600塊單元組成500米球冠狀主動(dòng)反射面,，將首次采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人,，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度定位。 鄭曉年說(shuō),，平塘FAST工程作為世界領(lǐng)先水平的射電工程,，它首先帶動(dòng)了很多技術(shù)的發(fā)展?！耙?yàn)闆](méi)有人做過(guò),，所以沒(méi)有可借鑒的意義。工程建設(shè)中的材料,、結(jié)構(gòu),、光激電控制和測(cè)量等，都有引領(lǐng)和帶動(dòng)作用,，基本上沒(méi)有跟蹤和模防,。目前，平塘FAST工程90%以上的材料都是我國(guó)自己研制的,。如果要說(shuō)有國(guó)際合作,，那么將是后期工程中的接收機(jī)方面，但這也僅僅是合作而已,。因?yàn)槠教罠AST工程,，都是我國(guó)自主創(chuàng)新的科技基礎(chǔ)設(shè)施?！?/font> 中科院國(guó)家天文臺(tái)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一,、平塘縣副縣長(zhǎng)高龍介紹說(shuō)，F(xiàn)AST項(xiàng)目具有三大自主技術(shù)創(chuàng)新：一是在世界上首次利用天然地貌建設(shè)巨型望遠(yuǎn)鏡,；二是采用主動(dòng)反射面技術(shù),，整個(gè)反射面由4600多塊可運(yùn)動(dòng)的等邊球面三角形葉片組成；第三項(xiàng)創(chuàng)新是輕型索拖動(dòng)饋源支撐技術(shù),，將萬(wàn)噸平臺(tái)降至幾十噸,，實(shí)現(xiàn)了毫米級(jí)的動(dòng)態(tài)定位精度。 據(jù)悉,，F(xiàn)AST最大的技術(shù)成就是解決了球面鏡隨時(shí)變拋面鏡,，這一難點(diǎn)，中國(guó)是世界上首個(gè)掌握該技術(shù)的國(guó)家,。
FAST反射面材料 有助解開(kāi)宇宙起源之謎 FAST不僅讓中國(guó)的天文學(xué)家為之振奮,，全世界的天文學(xué)家也在緊盯著它——寄希望于這個(gè)最大的“天眼”或許能找到外星人，并解開(kāi)宇宙起源之謎,。目前,，已經(jīng)有多個(gè)國(guó)家的天文學(xué)家提交了研究觀測(cè)計(jì)劃。 看一眼初始的宇宙,、弄清宇宙結(jié)構(gòu)的形成及演化至今的過(guò)程,，在天文學(xué)家眼里,，大型射電望遠(yuǎn)鏡是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)不可缺少的工具。 與目前世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——美國(guó)阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡相比,，F(xiàn)AST將為人類帶來(lái)更大的宇宙觀測(cè)空間,。 “FAST是我們國(guó)家在大射電望遠(yuǎn)鏡方面的探索，由于它的大口徑,，能讓我們看到更遠(yuǎn)的太空,，由此也許能解開(kāi)宇宙形成的一些奧秘，”北京師范大學(xué)天文系副系主任楊志良解釋,，我們現(xiàn)在接收到的光都是宇宙天體很多年以前發(fā)出的,。如果說(shuō)FAST建成了，它就能將我們探索宇宙的眼睛投射到更遠(yuǎn)的太空,，大大縮短了信息傳達(dá)到地球上所花費(fèi)的時(shí)間,。 另外，F(xiàn)AST將會(huì)使我們的觀測(cè)范圍涵蓋從脈沖星,、黑洞,，到星系、暗物質(zhì)和暗能量的廣泛的天體物理學(xué)目標(biāo),?！坝纱耍覀円苍S就能探索到宇宙結(jié)構(gòu)的形成及演化的奧秘,?！边@一眾多天文人的夢(mèng)想也許再過(guò)7年就將實(shí)現(xiàn)。
FAST“底座”大窩函全景 可用于尋找外星文明 “在眾多的用途中,，也許公眾比較感興趣的領(lǐng)域是用來(lái)搜尋地外文明,。”FAST工程總工程師兼首席科學(xué)家南仁東指出,，F(xiàn)AST對(duì)于人類尋找外星文明的夢(mèng)想也有重要意義,。 南仁東解釋說(shuō)：“我們知道，天體之間的距離是非常遙遠(yuǎn)的,，人馬座的比鄰星是除太陽(yáng)外離地球最近的一顆恒星,，距離地球4.27光年，所以我們不可能發(fā)射一種能夠直接到達(dá)的探測(cè)器去探索它們,?！?/font> “而現(xiàn)代電子技術(shù)、無(wú)線電通信,、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,，為天文學(xué)家們搜尋地外文明提供了一種好辦法——利用射電波即無(wú)線電波尋找地外文明。一旦在遙遠(yuǎn)的某個(gè)恒星上有理性社會(huì)及文明存在的話，他們的活動(dòng)所產(chǎn)生的無(wú)線電波（電磁波的一種）就會(huì)自覺(jué)不自覺(jué)地向外發(fā)送,，并很可能會(huì)傳到地球。如果我們?cè)诘厍蛏辖⒘诉@種電磁波的接收裝置,，就可能接收到外星射電波,，從而獲得地外文明存在的信息?！?/font> 中國(guó)望遠(yuǎn)鏡建設(shè)趕超世界 從1609年伽利略制作出第一架望遠(yuǎn)鏡到射電望遠(yuǎn)鏡誕生的300多年中,，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡一直是天文觀測(cè)最重要的工具。不過(guò)受到可見(jiàn)光本身特性的局限,，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在宇宙更深處的觀測(cè)上是無(wú)能為力的,。 誕生于20世紀(jì)30年代的射電望遠(yuǎn)鏡與以接收可見(jiàn)光進(jìn)行工作的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，它依靠接收天體發(fā)出的無(wú)線電波來(lái)工作,。由于無(wú)線電波可穿透宇宙中大量存在而光波又無(wú)法通過(guò)的星際塵埃介質(zhì),，不太會(huì)受光照和氣候的影響，射電望遠(yuǎn)鏡可以透過(guò)星際塵埃全天候,、不間斷地工作,。 當(dāng)代先進(jìn)射電望遠(yuǎn)鏡有：以德意志聯(lián)邦共和國(guó)100米望遠(yuǎn)鏡為代表的大﹑中型厘米波可跟蹤拋物面射電望遠(yuǎn)鏡；以美國(guó)國(guó)立射電天文臺(tái)﹑瑞典翁薩拉天文臺(tái)和日本東京天文臺(tái)的設(shè)備為代表的毫米波射電望遠(yuǎn)鏡,；以及擁有27個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的美國(guó)甚大天線陣,。 近年來(lái)，我國(guó)在射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)方面正在實(shí)現(xiàn)趕超,。2008年,，亞洲最大的65米口徑可轉(zhuǎn)動(dòng)射電天文望遠(yuǎn)鏡工程在上海天文臺(tái)落成。這臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡的綜合性能排名亞洲第一,、世界第四,，能夠觀測(cè)100多億光年以外的天體，將參與我國(guó)探月工程及各項(xiàng)深空探測(cè),。 由于單口徑射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)受到環(huán)境和技術(shù)局限巨大,，人類嘗試以多個(gè)相對(duì)較小的望遠(yuǎn)鏡組成并聯(lián)陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的觀測(cè)范圍，建設(shè)中的SKA項(xiàng)目就是這類望遠(yuǎn)鏡的代表,。 15個(gè)國(guó)家,、30個(gè)研究機(jī)構(gòu)，自1993年開(kāi)始就卷入一個(gè)雄心勃勃計(jì)劃中,，這便是SKA計(jì)劃,。SKA全稱為“一平方公里陣射電望遠(yuǎn)鏡”，試圖建造出世界上最強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列,。這一陣列將由上百架綿延3000公里的射電望遠(yuǎn)鏡組成,，猶如一個(gè)超大麥田怪圈。 中國(guó),、澳大利亞,、南非,、阿根廷都曾參與到SKA項(xiàng)目的選址之爭(zhēng)。這一曠日持久的項(xiàng)目直到2012年才確定落戶南非和澳大利亞,。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資15億歐元,，根據(jù)計(jì)劃將于2022年投入運(yùn)營(yíng)。 中國(guó)的FAST項(xiàng)目原本就計(jì)劃作為SKA的一部分,，但國(guó)際合作項(xiàng)目阻力重重的狀況下,，F(xiàn)AST最終獨(dú)立出來(lái)。
位于波多黎各的美國(guó)阿雷西博305米口徑射電望遠(yuǎn)鏡
已建成的SKA項(xiàng)目射電望遠(yuǎn)鏡陣列
美國(guó)新墨西哥州的甚大陣射電望遠(yuǎn)鏡 |
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