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“天眼”为何选址地形复杂的贵州省?回答!

“警告你:不要回答!不要回答!不要回答!有成千上万的星星在你的方向。如果你回答,源头将被定位,你的行星系统将被入侵,你的世界将被占用!不要回答不要回答不要回答不要回答!这里是科幻小说《三体》中女主角所在的“红岸基地”,意外收到了来自外星文明的无线电波。

事实上,接收宇宙无线电波的“红岸基地”实际版本正在贵州省平塘县克都镇金科村“大窝坳”洼地建设。目前,世界最大单口径射电望远镜“天空之眼”(FAST)的建设项目已进入冲刺阶段。建成后,直径500米的球形射电望远镜将接收相当于30个足球场的面积。

2015年12月26日,FAST副总工程师、反射镜系统副总工程师蒋鹏在北京天文馆2015年公众科学讲座上,揭示了“天眼”是如何建造的以及如何克服建造过程中的相关技术挑战. . 据悉,与被评为20世纪十大重大工程的美国阿雷西博望远镜相比,“天眼”的综合性能提升了约10倍。整个项目预计于2016年9月完成。

贵州省平塘县300多个洼地最终落入“大窝台”

很多人可能会疑惑:“天眼”为什么会选择地势复杂的贵州省?据姜鹏介绍,为了给“天眼”找到合适的“眼窝”,科学家前后花了十多年的时间。在1993年的国际射电联盟大会上,包括中国在内的10个国家的天文学家提出了建造新一代射电“大望远镜”的倡议,旨在回到原始宇宙,解答天文学中的诸多难题。

1995年底,中国射电“大望远镜”推进委员会提出利用贵州岩溶洼地建造球面反射镜的“岩溶工程”构想。经过反复筛选,我们终于在平塘县克都镇找到了“大窝台”,这个最适合巨大“天眼”的深邃“眼窝”。2007年,项目正式立项,确定选址。2011年3月,FAST项目在贵州开工建设。

选址时间如此之长,是因为项目组一直在思考如何尽量减少工程开挖量。通过卫星搜索,工程师们在全国找到了 300 多个洼地。通过层层筛选发现,黔东南“大窝坨”坳陷大而圆,与FAST形状最接近。此外,这个洼地附近人烟稀少、安静的荒野环境中国射电望远镜有发现,也有利于减少电磁波对FAST的干扰。综合这些因素,《眼窝》终于在2007年落到了《大我凼仔》。

复杂地形“铸”出直径500米的“大锅”

与一般泛卫星天线的工作原理类似,FAST由两部分组成:反射信号的抛物面和接收信号的馈源。使用抛物面(俗称“锅”)的反射聚焦,将信号集中到一个点。这里的抛物面在形状上是一个巨大的“锅”。只不过它身上穿的是“天外来客”发出的信号。

这座建筑的场地位于崎岖的山区。如何在复杂的地形中铸造出直径500米的“大锅”,着实让专家们绞尽脑汁。各界人士纷纷献计献策。有人提出使用分离技术,以下由密集的刚性支架支持。但最终还是采用了“有线网”计划。

根据“索网”方案,“天眼”在工作时可以跟随天体旋转,跟踪扫描射电源。科学家们首先控制6根钢索驱动饲料舱在直径207米、距离地面140-180米的球冠面上运动。然后,用2225个执行器拉动钢丝绳网,带动网上的4450个反光板汇聚“天眼”。这样天眼就可以像人眼一样自由转动。反射板接收到无线电电磁波信号后,会将宇宙信号汇聚到馈电舱。

反射面面板的拼接完全依赖于工程团队的高空作业

去年2月4日,FAST索网的制作和安装工作完成。现在,如果有机会参观项目现场,可以看到由6000多根钢索编织而成的巨大“渔网”。但姜鹏却说,看着那张气势磅礴的大网,织起来也不容易。

据了解,整个有线网络共有2225个节点,有线网络的安装跨度极大。工程团队采用高空作业吊装各个索网和反射面面板,并在准确测位后完成拼接。表面形状的控制偏差必须在 RMS 5mm 以内。为了保证精度,专家们特地建了恒温室来生产电缆。

更大的问题来自温度变化引起的钢柱变形。50°C的温差意味着300mm的变化。姜鹏介绍,为了适应起伏的山体,支撑反射面结构的钢柱有不同的高度。为了防止不均匀变形,在环梁与钢柱的连接处增加了一个滑动轴承。这样,支撑环梁可以在支撑柱上自由伸缩,变形更均匀。

这就像是给缓冲变形留了空间,最大变形距离可以达到0.47米。这样,打通“视神经”的“天空之眼”就可以灵活自如地改变焦点。值得一提的是,由于自身重量和风载荷造成的变形,传统全移动望远镜的最大口径一般只有100米。采用索网结构的500米直径“天眼”轻松突破100米极限,不仅开创了巨型射电望远镜建造的新模式,而且灵敏度堪比与世界上最大的美国阿雷西博天文望远镜相媲美。@3. 25 次。

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《天空之眼》完成后,将寻找外星理性生命

即将竣工的“天眼”项目,从筹建至今已有20多年。投入使用后中国射电望远镜有发现,将在哪些领域发挥优势?中国科学院国家天文台射电部首席科学家李迪在接受媒体采访时表示,“天眼”的主打秀依然是天文学领域,比如:探测遥远的信号和宇宙中的物质,进行从宇宙起源到星际物质结构的讨论,微弱脉冲星等微弱射电源的寻找,地外理性生命的高效寻找等。

FAST项目常务副经理、国家天文台副台长郑小念在接受媒体采访时也表示,“天眼”建成后将能够探测宇宙中的中性氢,探测星际分子,观察脉冲星,寻找星际通讯信号。有了这双锐利的大眼睛,人类在寻找地外文明的道路上又向前迈进了一步。

12月初,法国国家科学研究中心(CNRS)和法国图卢兹天体物理与行星科学研究所的天体物理学家皮埃里克·马丁利用美国宇航局的费米伽马射线空间望远镜发现了其他星系中的第一颗伽马射线脉冲星银河系之外,距离地球 163,000 光年,创造了已知最亮伽马射线脉冲星的新纪录。

检测河外脉冲星本身就是 FAST 既定目标之一。据中国科学院国家天文台测算,“天眼”索网变形次数约为100万次,使用寿命30年。李迪对FAST未来的表现非常有信心。“建成后,FAST将在未来20年内保持其世界级地位。”

6座100米高的支撑塔

通过控制6根钢索,带动进料舱在直径207米、距地面140-180米的球冠面上运动。

饲料舱重约30吨(含星架、斯图尔特平台、天篷等设备)

通过2225个执行器拉动钢丝绳网,带动网上4450个反光板汇聚“天空之眼”

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文章来源:南方都市报文章转载来源:快科技(原驱动之家)网站

中国“天眼”落户的地方——贵州省平塘县县城,风景秀丽,素有“玉水金盆地”之称。