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      FAST: 我和人類太空探測的未來

      2015-09-21 09:42和恩馨
      大眾科學 2015年9期
      關(guān)鍵詞:射電口徑諾貝爾獎

      和恩馨

      最近,每天都有關(guān)于“另一個地球”——開普勒-452b的言論縈繞在我的耳旁,熱議這一話題的人類,想在浩瀚宇宙中尋找他們的同伴或是新的家園。

      然而,由于開普勒-452b以及其他可能適宜人類生存的星球都遠在光年之外,遠的距離地球數(shù)千光年,近的也有幾十光年,這漫長的探尋之旅對平均壽命不足百歲的人類來說顯然是無法實現(xiàn)的,因此,人類就需要借助一些高科技的宇宙探測手段來實現(xiàn)夢想。而我,正是為了實現(xiàn)這一夢想才被創(chuàng)造出來的。

      說到這兒,忘了介紹自己——我叫FAST,這是我的英文名字,中文名是“500米口徑球面射電望遠鏡”。

      別看我的名字有點繞口,我可是世界紀錄的創(chuàng)造者——沒錯,世界上在建的最大單口徑射電望遠鏡就是我。建成后,我將通過對太空中微弱的無線電信號的捕捉,搜尋類地行星和地外文明,探尋宇宙起源、演化以及太空生命起源之謎,解密暗物質(zhì)、暗能量等宇宙謎題。

      我的生命孕育于2008年12月26日,一個初冬的上午。但此前的準備過程遠比人類的“十月懷胎”長得多——早在1994年,科學家們就開始在全中國為我尋找一個適合的“孕育之窩”。最終,經(jīng)過10多年的找尋,貴州平塘大窩凼從400多個“候選窩”中脫穎而出,成為我的落腳地。

      2008年12月26日,為了歡迎我的到來,當?shù)厝嗽诤L中為我舉辦了盛大的奠基儀式——這可讓我真切地領(lǐng)略到了貴州人的熱情好客。

      當然,貴州人的熱情并不是我鐘情于大窩凼的根本原因——我之所以會選擇“落戶”大窩凼,是因為它那直徑500米、形如巨碗的天然圓形懷抱,正好可以安放我那20萬平方米的龐大身軀;它那由巖石構(gòu)成的有力臂膀,能堅實地托起我;它獨特的喀斯特地貌,能使雨水及時向地下滲漏,從而很好地保護我,使我免受雨水的侵蝕。

      而且我喜歡安靜,而大窩凼附近方圓5公里內(nèi)沒有一個鄉(xiāng)鎮(zhèn),25公里半徑內(nèi)只有一個縣城,甚至連代表現(xiàn)代文明的無線電干擾都很少的——這種安靜的環(huán)境,能讓我更好、更專心地探測宇宙星空。

      有了舒適的窩,我的軀體開始快速孕育。2013年12月31日,我龐大身體的“骨架”——主體圈梁成功合龍;2014年11月30日,我的饋源支撐塔建成; 2015年2月5日,隨著最后一根主索“大筋脈”安裝到我的軀體上,反射面索網(wǎng)安裝成功,我的身體軀干也基本發(fā)育完成了。

      最讓我興奮的,是2015年8月2日——這一天,人們開始為我安裝反射板。這意味著,我的最重要的器官——“眼睛”開始發(fā)育了。

      我的眼睛很大,直徑有500米,大小看起來有近30個足球場那么大。與之相應(yīng)的,是它的功能也異常強大——它既能“看”又能“聽”,能讓我輕松捕捉到遠在百億光年外的射電信號。

      在我龐大的眼睛上,分布著4450個三角形狀的反射單元,它們是我的視網(wǎng)膜“細胞”。這些奇特的細胞,種類有近400種,邊長在10.2~12.4米之間波動。它們,是決定我未來的“視力”和“聽力”的關(guān)鍵單元,它們越是精致,我就能看到越細微的天體,能聽到距離地球越遙遠的聲音。

      眾所周知,細胞通常是由一些微結(jié)構(gòu)構(gòu)成的,我的細胞也不例外。但與普通細胞不同的是,我的每一個細胞都是由100個子反射單元微結(jié)構(gòu)組成,每個微結(jié)構(gòu)的表面精度都達到了 1毫米,這賦予了我無比強大、精確的探測功能。

      現(xiàn)在,我正期待著我的眼睛發(fā)育完整——屆時,我那直徑500米的大眼睛將能隨著天體的移動而變化,它可以在我注視的方向上形成300米口徑的瞬時拋物面,視角達110°~120°,從而使我能夠觀看到宇宙中任意方向的天體。

      此外,在我視網(wǎng)膜上的4450個反射單元中,每一個都能對天體進行對焦,所以我的觀測精度,比我號稱“地面最大機器”的“堂哥”——德國波恩100米望遠鏡要高出10倍;比我“表哥”——有“人類20世紀十大工程之首”美譽的美國阿雷西博望遠鏡要高出1倍,此外,我巡視天空的速度是我“表哥”的10倍,堪稱風馳電掣。

      聽力對我的眼睛來說,是與視力并駕齊驅(qū)的重要功能——它能接收宇宙中的無線電波,這使我能夠跨越任何視覺上的阻礙,穿透宇宙中大量存在、而光波又無法通過的星際塵埃介質(zhì),從而觀測更加遙遠的宇宙邊緣,所以我完全不受貴州“天無三日晴”的影響,可以全天候、不間斷地探測太空。

      為了讓我龐大的眼睛不間斷地完成這種高精細的探測任務(wù),科學家們?yōu)槲覝蕚淞俗銐虻哪芰俊锨_電機。當然,和人類一樣,我偶爾也可能會出錯,有時甚至不小心就會造成大差錯,為了最大限度地防范于未然,科學家們還為我發(fā)明出了精度達毫米級的激光測量監(jiān)控系統(tǒng),來約束我,避免錯誤的出現(xiàn)。

      聽我絮絮叨叨了這么多,大家一定迫不及待地想知道:我究竟什么時候才能發(fā)育成型?屆時,我又能在宇宙探測中發(fā)揮多大的作用?

      據(jù)科學家初步估計,到2016年9月,我就可以完全發(fā)育成型了。建成后,我將在10~20年的時間里,保持世界領(lǐng)先的地位,并幫助科學家們探索太空——說不定,在這一探索過程中,我還能幫助我國的科學家們?nèi)〉每萍碱愔Z貝爾獎的零的突破。

      實際上,對于獲得諾貝爾獎,我有著先天的優(yōu)勢——要知道,諾貝爾獎歷史上明確定名為天文學獎的10項獲獎成果中,就有6項都出自我們射電望遠鏡家族,射電天文學也因此被稱為“諾貝爾獎的搖籃”——有這樣的家學淵源,我就不信我會“搖”不出一個諾貝爾獎。

      但在我這個顯赫的家族里,也有讓大家羞于啟齒的事——自射電天文學誕生以來,我們射電望遠鏡家族所收集的能量,還翻不動一頁書。這并不是因為我的先輩們無能,而是因為宇宙中的無線電信號實在是太微弱了。

      在這方面,我可是占足了優(yōu)勢——我的口徑是目前世界上單口徑射電望遠鏡中最大的,同時,我的靈敏度和精度比我射電望遠鏡家族的單個“兄弟”們更高,能更快更精準地探測出宇宙中微弱的無線電信號,因此,我能高效地識別地外文明的信號,從而聆聽到可能存在的地外智慧生命對地球的“第一聲問候”。

      此外,我還能通過對宇宙中21厘米氫譜線的探測,將太空探測延伸到宇宙邊緣,尋找宇宙中的第一代天體,記錄137.4億年前宇宙誕生時的那場規(guī)模宏大的大爆炸的聲音。

      尋找外星文明、探訪宇宙大爆炸,我的本領(lǐng)可不止是這些而已,我還能幫助科學家探究宇宙是如何膨脹的、未來將如何發(fā)展;我能幫忙尋找暗物質(zhì)、暗能量,發(fā)現(xiàn)奇異星以及夸克星物質(zhì);我還能在廣袤宇宙中搜索黑洞雙星——中子星,為未來的星際航行提供比GPS和北斗導航更強悍的星際導航……到那時,宇宙初始的混沌、星系與銀河系的演化等謎團,就有可能被我和科學家們一一解開了。(責任編輯/余風)

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