走近中國(guó)“天眼”—FAST射電望遠(yuǎn)鏡

走近中國(guó)“天眼”—FAST射電望遠(yuǎn)鏡

FAST射電望遠(yuǎn)鏡被人們稱(chēng)為中國(guó)的“天眼”，也有人說(shuō)，它看起來(lái)就像一口巨大的鍋。7月3日，它的主體終于完工了！未來(lái)，科學(xué)家可以通過(guò)它觀測(cè)到更多的宇宙奧秘。那么，關(guān)于這個(gè)神秘的“天眼”或者“大鍋”，你是不是也有很多問(wèn)題想要了解？下面就讓我們一起來(lái)看看吧！

7月3日，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡完成了全部吊裝

為什么叫FAST？

原來(lái)，天文望遠(yuǎn)鏡的學(xué)術(shù)名稱(chēng)一般都很復(fù)雜，為了有利于傳播，科學(xué)家往往會(huì)給它們?nèi)∫粋€(gè)通俗好記的名字。

FAST望遠(yuǎn)鏡的學(xué)術(shù)名稱(chēng)是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope），英文縮寫(xiě)就是FAST。

什么是射電？

說(shuō)到射電望遠(yuǎn)鏡，大家一定會(huì)先問(wèn)，什么是射電？

射電其實(shí)是天文學(xué)中的獨(dú)有說(shuō)法，其他學(xué)科里通常叫微波和無(wú)線電波。手機(jī)信號(hào)、家里用的微波爐，都是工作在射電波段，其波長(zhǎng)是從厘米波到米波。收音機(jī)工作的無(wú)線電波，也是工作在射電波段。

什么是射電望遠(yuǎn)鏡？

首先，從空間上來(lái)看，天文觀測(cè)要對(duì)宇宙的各個(gè)天區(qū)進(jìn)行觀測(cè)，天文學(xué)上稱(chēng)之為巡天觀測(cè)。

其次，從觀測(cè)波段上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的天文學(xué)已經(jīng)發(fā)展到了全波段天文學(xué)。觀測(cè)波段從高能的X射線、伽馬射線，到紫外、可見(jiàn)、近紅外和紅外觀測(cè)，再到波長(zhǎng)更長(zhǎng)的微波和無(wú)線電波的觀測(cè)（天文學(xué)上稱(chēng)之為射電觀測(cè)）。只有獲取的宇宙信息越全面，科學(xué)家才能得到越客觀的宇宙認(rèn)知。

為了探索宇宙，天文學(xué)家需要研制各種各樣的望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)宇宙。所有的望遠(yuǎn)鏡其實(shí)都是對(duì)電磁波譜各波段的觀測(cè)，這些望遠(yuǎn)鏡的主要區(qū)別在于觀測(cè)波段的不同。有些望遠(yuǎn)鏡雖然工作在同一波段，但工作原理不同。

FAST的用途是什么？

FAST望遠(yuǎn)鏡主要用于研究脈沖星、中性氫、黑洞吞噬小天體、星體演化、外星文明搜尋等。它在深空探測(cè)領(lǐng)域也有重要用途，當(dāng)深空探測(cè)器飛行距離越來(lái)越遠(yuǎn)，地面接收和發(fā)送的信號(hào)強(qiáng)度越來(lái)越微弱時(shí)，就需要有強(qiáng)大的地面望遠(yuǎn)鏡來(lái)接收這些微弱的信號(hào)，從而給我們發(fā)來(lái)那些遙遠(yuǎn)天體上的山河湖海、火山、大氣、極光和閃電等信息。

工人正在安裝最后一塊面板

FAST有哪些優(yōu)勢(shì)？

FAST望遠(yuǎn)鏡是世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。德國(guó)波恩有一個(gè)100米口徑的大型射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)靈敏度將比它提高10倍。

在此之前，美國(guó)在波多黎各建設(shè)的直徑310米的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡是世界上最大的。阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡的面板是不能動(dòng)的，而FAST射電望遠(yuǎn)鏡的反射面由2000多塊面板組合而成，每一塊面板下安裝有一個(gè)促動(dòng)器，可以調(diào)整面板的觀測(cè)角度，將一部分面板組合成等效口徑300米的拋物面望遠(yuǎn)鏡。

除此之外，上海佘山有一個(gè)直徑65米的天馬望遠(yuǎn)鏡，北京密云有一個(gè)直徑50米的射電望遠(yuǎn)鏡，云南昆明有一個(gè)直徑40米的射電望遠(yuǎn)鏡，它們都是中國(guó)科學(xué)院天文臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行的射電望遠(yuǎn)鏡。

美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡（ARECIBO）

FAST為什么要建在貴州？

FAST望遠(yuǎn)鏡選址在貴州省黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)金科村大窩凼地區(qū)，是一個(gè)典型的喀斯特巖溶洼地。大窩凼的地形就像一個(gè)完美的球面，使FAST望遠(yuǎn)鏡建造可以減少大量土石方開(kāi)挖工程，節(jié)約研制建設(shè)經(jīng)費(fèi)。

FAST不怕被淹嗎？

FAST看起來(lái)就像一口大鍋，那么這口大鍋是不是一下雨就盛滿水了？一刮風(fēng)就堆滿樹(shù)葉了？

當(dāng)然不是，F(xiàn)AST是一口不能盛東西的“鍋”：一方面，F(xiàn)AST面板上有很多小孔。這些小孔在保證望遠(yuǎn)鏡下方植被健康生長(zhǎng)的同時(shí)，還能使雨水順利穿過(guò)。另一方面，F(xiàn)AST反射面并不是一塊大鏡子，而是由4450塊面板組成。相鄰兩塊面板間存在的空隙也足以保證雨水流下。雨水集中到望遠(yuǎn)鏡底部后可以通過(guò)地下暗河排出，這也是FAST望遠(yuǎn)鏡選址喀斯特地區(qū)的重要優(yōu)勢(shì)。喀斯特地區(qū)洞穴系統(tǒng)十分發(fā)達(dá)，地下河網(wǎng)密布，有利于快速排水。

關(guān)于落葉的問(wèn)題就更不用擔(dān)心了。由于FAST圈梁高度遠(yuǎn)高于周邊樹(shù)木高度，周?chē)€建有擋風(fēng)墻，所以樹(shù)葉落入“鍋內(nèi)”的難度很大。即便有樹(shù)葉落入，反射面面板間的縫隙也足夠它們滑落。如果還有“漏網(wǎng)之魚(yú)”，下雨時(shí)雨水也能將落葉沖刷下去！

（本文摘編自鄭永春《我眼中的FAST射電望遠(yuǎn)鏡》、高原《你所不知道的FAST》）