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看"中国天眼",听宇宙"心跳" | 新时代·新本领(上)

作者:兰琳宗来源:中央纪委国家监委网站 浏览次数: 日期:2018年4月16日 10:50

 

 

 

 

与德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍。与美国“阿雷西博”300米望远镜相比,综合性能提高约10倍。“中国天眼”凭借500米的口径和众多独门绝技,不仅在尺寸规模上创造了新的世界纪录,而且在灵敏度和综合性能上,也登上世界巅峰。今天,“新时代·新本领”栏目,带您到贵州——

 

看“中国天眼”,听宇宙“心跳”

 

  古有十年磨一剑,今有廿年造“天眼”。20多年的不懈奋斗,国之重器“中国天眼”,傲然屹立于贵州的崇山峻岭。

“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜

 

  这里是贵州省黔南州平塘县克度镇大窝凼。就在这绵延起伏的大山深处,屹立着一座举世瞩目的大国重器。它就是被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,简称FAST)。

 

“天眼”有多大?为什么选址在群山深处?

 

  “中国天眼”是世界上最大的单口径射电望远镜,是直接观测遥远星系行星、寻找类似太阳系或地球的宇宙环境,以及潜在智慧生命的重要科技设施。

俯瞰“中国天眼”

 

  从空中俯瞰,它呈现球形网状结构,反射面总面积25万平方米,相当于30个足球场大小,周长约1.6公里,绕着圈梁走一圈足足需要40分钟。FAST工程调试组组长姜鹏打了个形象的比喻:“如果把‘中国天眼’看成一口锅的话,它盛满水,全世界每个人可以分到4瓶矿泉水。所以它的体积是非常巨大的。”

2006年7月,“天眼”选址落户贵州省平塘县大窝凼

 

  这样一个大国重器,为什么选址在群山深处呢?

 

  姜鹏介绍,主要原因有三个。首先,这里地处比较偏远的山区,人迹活动稀少,受其他无线电信号的干扰很小,为我们提供了一个比较优良的台址环境;其次,它有天然的这样一个洼坑,可以为我们节约很多建设成本;再次,这里属于喀斯特地貌,地下暗河比较多,落下的雨水顺着暗河流走了,所以排水压力可以得到有效缓解。

 

 

“天眼”由哪几部分组成,里面有什么高科技?

 

  作为我国具有自主知识产权的大科学装置,“中国天眼”由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成,其成功建设和落成启用是项伟大工程。

2013年12月“天眼”圈梁合龙

 

  主动反射面,可以比喻成“天眼”的“视网膜”。它是一个500米口径的钢梁,架在了50根巨大的钢柱上,6670根钢索编织的索网环绕其间,上面则铺着4450块反射面单元,下面是2225根下拉索,固定在地面的触动器上。就像水手扯动缆绳控制风帆一样,通过这些触动器拽这些下拉索,就可以控制索网的形状,一会儿是球面,一会儿是抛面,进行天文信号的收集和观测。

2014年7月“天眼”索网安装

 

2015年8月“天眼”反射面安装

 

2016年9月,“天眼”主体工程正式完工

 

  国家天文台FAST工程总工艺师王启明说,FAST工程的索网结构可以随着天体的移动变化,带动索网上的反射单元,在射电源方向形成300米口径瞬时抛物面,从而极大地提升了观测效率。

“天眼”馈源舱,被称为“天眼”的“瞳孔”

 

  馈源舱,是“天眼”的核心部件,被称为“天眼”的“瞳孔”。馈源,也叫做超宽带接收机,是FAST接收和回传信号的最核心部件,整个射电望远镜的反射面所接收到的全部宇宙信号,都靠它来收集。

 

 

工作人员在“天眼”馈源舱内工作

 

  “它起到聚焦的作用,把反射面反射的外太空射电信号聚焦到馈源舱里面,让我们能看得更清楚。”专家介绍, FAST采用了光机电一体化的馈源平台,加之馈源舱内的并联机器人二次调整,它在馈源与反射面之间无刚性连接的情况下,可实现毫米级指向跟踪,确保精确地聚集和监听宇宙中微弱的射电信号。

工作人员在“天眼”总控室内工作

 

  FAST还配有一个“超级大脑”。在总控室里,高性能计算系统的计算能力可以达到每秒200万亿次以上,存储容量达到10PB以上。目前系统还在继续建设之中,以满足FAST对计算性能和存储容量爆炸式增长的需求。

工作人员在“天眼”总控室内工作

 

 

 (中央纪委国家监委网站 兰琳宗丨供图:国家天文台 新华社)

 

 

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