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接收外星信號:“中國天眼”到底有多厲害?


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更新日期:2022313
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世界上最為先進最為優秀的望遠鏡之一,為中國的太空探索做了巨大的貢獻,讓我們一起走進“中國天眼”。

中國天眼是什麼

世界上最大的單口徑射電望遠鏡---500米口徑球面射電望遠鏡(簡稱為FAST),是用來接收宇宙無線電的望遠鏡,於2016年9月25日開始啟用,是我國重大科技基礎設施,是目前世界上靈敏度最高的天文望遠鏡,可以將人類探測天體的能力提高到137億年前,位於我國的貴州省。

為什麼要建造天眼

天眼是我國科研人員窺探外太空的窗口,是觀測星系運動、黑洞、暗物質、宇宙射線和亞原子粒子,尋找初始的天體,甚至是搜尋太空文明的重要手段。FAST目前已經對脈沖星、射電暴和許多重大的天文現象進行了觀測,對人類探索宇宙和太空做出了巨大的貢獻。

事實上,搜尋和發現射電脈沖星是FAST最為核心的科學目標,在銀河系當中有大量的脈沖星,但是由於信號弱,容易被其他的電磁所乾擾,因此很難被觀測到。我們的“天眼”靈敏性很高,是發現脈沖星的理想設備。

它把中國對太空的檢測能力延伸到了太陽系外,讓太空通訊的速率大大提高,大幅度地提高了脈沖星的測量精度,是目前世界上最為精確的脈沖星計時陣。此外,它所具有的戰略雷達也對太空天氣預報有很強的服務作用。

脈沖星是什麼?研究脈沖星有什麼意義?

中子星是恒星爆炸之後演化而成的,密度小於黑洞,但是遠遠大於地球。而脈沖星幾乎都是中子星,會不斷地發出電磁脈沖的信號。至今,這仍然是一種未知的天體。

對脈沖星的研究是人類認識宇宙非常重要的途徑,關於它們的研究會影響我們對宇宙的看法,宇宙究竟是如何形成的,大爆炸究竟發生了什麼,星系和銀河是如何產生的,在太空中能量是如何進行轉化的。黑洞和暗物質,對脈沖星的研究是揭開宇宙迷霧的關鍵要素。

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為何選址在貴州呢?選址是如何決定的呢?

其實在最終選址之前,專家對我國西南部的窪地都進行了研究,首先要選擇一個位置足夠大能夠容納望遠鏡的地方,其次還要確保望遠鏡不會輕易被雨水損壞,以及選址需要在一個人煙稀少的地方,才能確保可以接受到很弱的無線電信號。

望遠鏡的類型

我們在生活中很長聽到光學望遠鏡、太空望遠鏡,但是其實不知道有什麼區別?甚至也不了解哈勃望遠鏡和極大望遠鏡,甚至和我們的FAST有什麼區別。

實際上,望遠鏡是通過光或者電磁輻射來觀測的,因此根據不同的光和輻射類型,就產生了不同的望遠鏡類型。

比如,我們的射電望遠鏡就是用來接收無線電的,是無線電望遠鏡

用來檢測紅外線的紅外望遠鏡有我們熟知的斯皮策太空望遠鏡

可見光學望遠鏡包括哈勃太空望遠鏡和極大望遠鏡

此外, 還有可以檢測紫外線的,X射線和伽馬射線的。

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當然有的望遠鏡是可以同時檢測多種光線的。

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中國天眼的構成

天眼的主要構成部分就是這整個反射面系統、支撐及系統、測量和控制系統以及觀測基地。

天眼系統的構成是非常複雜的,它非常大,光反射面的面積有30個足球場那麼大,大約32萬平方米,而光反射面又是由4450塊反射面板單元構成的。技術人員需要先用鋼索來編織一個球狀膜的結構,像個大鍋,這個索網中就使用了8895根索,而且用到了幾百種不同類型的索來進行編織。最後才將“鏡面”一個個地裝上去,最後才形成了我們現在看到的樣子。

天眼通過對索網來幫助反射面實現對角、定位和追蹤,底下還有2000多個液壓促動器通過控制索的伸縮來實現更為精准的科學數據的獲得。這使得“天眼”非常的強大。

探測結果:

近來,天眼發現了太空中非常罕見的快速射電暴,它是太空中一種持續時間極短的、產生的能量極大的無線電波爆發的現象。以往觀察的快速射電暴都是單峰的,相當於說突然眼前突然亮了一下,又立刻暗下來。但是最近,天眼發現的射電暴是多峰的,也就是說單峰的情況連續發生了多次。經證實地球收到的無線電波是來自非常遙遠的宇宙深處,這信號可能在太空中跋涉了百億年。快速射電暴的形成和機制現在對人類來說仍是一個謎,對未來的宇宙探索有非常重大的意義。

小結:

中國天眼是目前世界上最大最先進的單口徑射電望遠鏡,主要接收的是來自太空的無線電,位於我國的貴州省。主要目的是探索遙遠的外太空,其中一重要的科學目標是探測脈沖星,研究宇宙的起源。它的構造非常的複雜,主體光反射面是由上千條繩索和上千個鏡面所組成的,大大提高了測量的精度和追蹤。目前中國的天眼(FAST)對探測脈沖星和快速射電暴做出了巨大的貢獻。

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