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  • 中国天眼———黑暗宇宙中一盏耀眼的明灯

    1609年,意大利科学家伽利略用自制的天文望远镜发现了月球表面高低不平的环形山,成为利用望远镜观测天体第一人。400多年后,代表中国科技高度的大射电望远镜,将首批观测目标锁定在直径10万光年的银河系边缘,探究恒星起源的秘密,也将在世界天文史上镌刻下新的刻度。

    有着超级“天眼”之称的500米口径球面射电望远镜,2017年9月25日在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成,开始接收来自宇宙深处的电磁波,这标志着我国在科学前沿实现了重大原创突破。

    中国“天眼”500米口径球面射电望远镜工程由我国天文学家于1994年提出构想,从预研到建成历时22年,是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

    “天眼”工程总工程师兼首席科学家南仁东介绍,借助这只巨大的“天眼”,科研人员可以窥探星际之间互动的信息,观测暗物质,测定黑洞质量,甚至搜寻可能存在的星外文明。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者。

    作为国家重大科技基础设施,“天眼”工程由主动反射面系统、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。主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构,其外形像一口巨大的锅,接收面积相当于30个标准足球场。

    “天眼”利用天然的喀斯特洼坑作为台址,洼坑内铺设数千块单元组成冠状主动反射面,采用轻型索拖动机构和并联机器人实现接收机高精度定位,与德国波恩100米望远镜相比,“天眼”的灵敏度提高了约10倍;与美国阿雷西博350米望远镜相比,“天眼”的综合性能也提高了约10倍。“天眼”能够接收到137亿光年以外的电磁信号,观测范围可达宇宙边缘。

    “天眼”另一大创新在于采用世界上跨度最大、精度最高的索网结构。据FAST工程总工艺师王启明介绍,需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程,仅以高应力幅钢索研制为例,从2010年开始,历经上百次拉索实验,才满足了FAST工程对拉索疲劳性能高于国际标准1倍的要求。

    从25日起,“天眼”方圆5公里将成为“静默区”。这个庞然大物开始睁开“慧眼”,专注地捕捉来自宇宙深空的信号。据悉,“天眼”运行后,还将开展一系列国际科研合作,但在这之前还需要一段时间的参数修正和状态调整,以便达到最佳观测效果。

    FAST启用后,真正的挑战在于如何总控协调整个系统运行。这么大尺度的望远镜,如果没有共同的时间基准和位置基准,根本没有办法让望远镜在特定时刻走到科学家想要的位置,接受到他们想要的信号。

    天文学的发展,是全人类认识宇宙的智慧结晶。未来20年是射电天文乃至天文学的‘黄金时代’,不断增强的科技创新力,让我们拥有向宇宙更深处探索、实现前沿科学领域突破的信心。

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    与德国波恩100米望远镜相比,“天眼”的灵敏度提高了10倍。

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