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中国“天眼”昨“点睛”

中国“天眼”昨“点睛”

从空中俯瞰500米口径球面射电望远镜馈源舱吊装。记者谢震霖摄

  11月21日上午11时,世界最大单口径球面射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST)馈源舱吊装成功。这标志着FAST工程馈源支撑系统正式进入六索带载联调阶段,也标志着作为我国重大科技基础设施之一的FAST望远镜,完成了“点睛之笔”。预计到明年9月,该项目将全部完工。

  今天上午10点58分,直径13米、高7米、幸运28重30吨的馈源舱,在6根长达600米的柔韧钢索的牵引下,从位于FAST底部的舱停靠平台上缓缓升起,以每分钟6米的速度缓缓上升。11点08分,馈源舱升至距谷底108米处,才悬停下来。

  馈源舱是FAST中最关键的设备,整个望远镜所有接收到的无线电波,都要反射到位于馈源舱内的馈源,最终通过舱内仪器处理之后,将信号通过可自动伸缩的光缆,传递到中央控制室。所以,馈源舱必须时刻处在主动反射面所形成的瞬时抛物面的焦点位置。由于FAST“身躯”超大,因此在形成抛物面、跟踪天体的过程中,必须移动馈源舱,来实现这一目的。

  然而,用6根绳索同时控制一个物体,使其即使在风吹雨淋时,也能四平八稳地在空中移动,而且移动精度要达到毫米级,是一个世界级难题。经过15年潜心研究,FAST工程的科学家与企业合作,在这一领域做到了“世界第一”:他们开发出一整套FAST馈源支撑系统,主要包括支撑塔、索驱动、馈源舱、舱停靠平台。依靠这套系统,可以使馈源舱在空中不会上下、左右、前后摇摆或扭动,同时能精确移动到指定地点,误差仅为48毫米。

  “这次我们吊装的还不是真正的馈源舱,而是它的代用舱。”中科院国家天文台研究员、FAST工程馈源支撑系统总工程师朱文白介绍,因为此次吊装需要验证许多参数,因此舱内搭载仪器会与正式舱不同。正式舱内会搭载有6杆并联机器人,将使馈源舱的定位精度提高到10毫幸运28米。

  在经历了前期十几年的预研与立项,FAST工程开始于2011年3月25日,预计于2016年9月完工。它建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜,其面积相当于30个足球场,体积足以放下8个“鸟巢”体育场。

  射电望远镜口径越大,灵敏度越高。FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩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305米望远镜相比,其综合性能提高约2.25倍。FAST的观测频率为70兆赫幸运28到3G赫兹,作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来10年至20年保持世界一流设备的地位。

  FAST投入使用后,作为一个多学科基础研究平台,可观测的天体数目将大幅度增加。它将巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化;它将观测数千颗脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;它还将主导国际低频甚长基线干涉测量网(VLBI),获得天体超精细结构,并为我国深空探测做贡献。此外,它还将探测星际分子、搜索可能的星际通讯信号,寻找地外生命。

  (原载于《文汇报》 2015-11-22 01版)