FAST:中国望远镜终于投入使用

世界上最大的全碟式射电望远镜已准备好探索宇宙的奥秘。
2020年2月19日

MILKY_WAY

从地球上看到的银河夜景。

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就面积而言,中国是世界上最大的国家之一。它占地面积超过370.5万平方英里,这就是为什么它是建造地球上最大的“全口径”射电望远镜的理想地点。FAST是“500米口径球面望远镜”的缩写,经过九年的建设,它终于投入使用了。

天文学家希望通过FAST发现什么?为什么无线电“望远镜”对于理解我们的宇宙是必要的,为什么它们必须建在荒无人烟的地方?

科学家们可能知道它是FAST,但住在这个庞大建筑附近的人给它起了个绰号,意思是天空之眼或天堂之眼。射电望远镜建在平塘县的大窝塘洼地,直径500米,或超过1600英尺。

像FAST这样的大口径望远镜有一个巨大的圆盘,但不能移动或瞄准。它们是收集深空数据的神奇工具,但完全无法从视界附近收集信息。

该望远镜项目始于2011年,并于2016年收到了第一批信号。一旦它到达那一点,天文学家对它进行了三年的测试、调试和校准。然后在2020年1月11日,它终于宣布全面运作。它的天线由4500个独立的面板组成,由2200个绞盘控制,这些绞盘可以单独倾斜每个面板,以便将静止的望远镜对准天空的不同部分。

射电望远镜是如何工作的?

当你听到“望远镜”这个词时,你可能会想到一个可以让你用可见光窥视太空深处的望远镜。虽然这种类型的望远镜能拍出漂亮的照片,但它能看到的距离有限。

在我们拥有这些强大的光学望远镜之前,射电望远镜是我们观察周围空间的首选工具。这项技术可以追溯到1933年当时,一名工程师意外发现了从太空发射的无线电波,创造了射电天文学。

射电望远镜的工作原理是收集来自太空的无线电信号并将其发送到接收器。接收器将它们转换成电信号,再送入探测器。这将信号转换成图像,然后由计算机进行分析。

不过,你不会想要检查射电望远镜接收器。它们被保存在冰点以下的温度,因为设备非常敏感,它可能会捕捉到原子运动产生的噪音。即使这种噪音太过安静,一个人在没有帮助的情况下听不到,它也足以干扰射电望远镜的读数。

射电望远镜描绘出一幅天空的图画。它们不像光学探测器那样使用可见光,而是利用接收到的无线电信号来构建每一块拼图。

在哪里建造它们

虽然它们的天线大小不一,而且建在全球各地,但每一台射电望远镜都有一个共同点——它们都建在离人类文明尽可能远的地方。这是由于我们对电子设备的依赖,其中许多设备会产生射频干扰。我们习以为常的简单物品,如手机或微波炉所产生的频率,可能会使望远镜无法描绘出完整的天空图像。

例如,澳大利亚新南威尔士州的帕克斯射电望远镜几十年来一直受到射频干扰的影响。最终人们发现,天文学家用来加热午餐的微波才是罪魁祸首。

现代电子设备的设计是为了尽量减少射频干扰,但如果一个微波可以用它的幽灵信号困扰天文学家,想象一下,在城市中心获得清晰的图像将是多么困难。为了能够拍摄宇宙遥远边缘的照片,射电望远镜必须尽可能地远离文明。

了解我们的宇宙

为什么射电望远镜如此重要?它们让我们看到了我们永远无法观察到的东西,因为它们不发射可见光谱上的光。射电望远镜通过研究恒星、星系、黑洞和其他天体自然产生的无线电波,让我们描绘出一幅宇宙的图画。此外,如果我们从地球发射无线电波,我们可以捕捉到这些电波在宇宙中被某些东西反射并返回。

最近的一个里程碑——黑洞的照片——如果没有射电望远镜是不可能的。事件视界望远镜,就像它的名字一样,实际上是分布在全球各地的多个望远镜的大规模合作成果。科学家们有效地把整个地球变成了一个巨大的射电望远镜,他们能够完成以前不可能完成的事情。

宇宙中发生的事情比我们肉眼所能看到的多得多,而射电望远镜填补了我们用光学望远镜可能无法捕捉到的空白。这就像看一部没有对白和音乐的电影。你仍然可以弄清楚发生了什么,但你没有掌握所有的拼图碎片,所以很难理解它们的位置。

展望未来

中国的FAST是世界上最大的全口径射电望远镜,它终于投入使用的事实值得庆祝。它将帮助我们更全面地描绘我们周围的宇宙,一次一个无线电波。不过,如果你去拜访,一定要把手机留在家里。

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