科普|中国天眼

作者: 简单随想 | 来源:发表于2024-09-03 10:12 被阅读0次

    ——来自《浙江天玺教育》


    什么是“中国天眼”

    从古至今,人类都怀着好奇心去探索宇宙的奥秘,打开这个奥秘的工具便是望远镜。

    从最原始的目视观测到现在巨大的光学天文望远镜和射电天线阵,经历了几千年的变迁。

    由于望远镜的口径越大,观测的距离越远,因此,设计更大的望远镜成了天文学界的理想追求。

    “中国天眼”(FAST)全称是:“500米口径球面射电望远镜”。

    它是世界上最大单口径,最灵敏的射电望远镜。

    射电望远镜并不同于我们平时常见的光学望远镜,它像是一台“雷达”,主要接收太空中的无线电信号和天体射电波段辐射。

    天眼巨大的口径和高灵敏度使其能够捕捉到非常微弱的射电信号,从而有助于探测到更多的宇宙天体。

    FAST的建造选址

    FAST坐落于中国贵州省黔南布依族苗族自治州,选址在贵州的喀斯特天然地貌

    借助了天然圆形溶岩坑建造,节省了大量人工开挖的工作量。

    设计的主动反射面可以利用2400个节点下方的下拉索和促动器装置,进行有效变形,FAST的反射面总面积约25万平方米,用于汇聚无线电波、供电台接收

    设计轻型馈源支持系统,极大节省了人力物力,它使用六个塔来悬挂和调整馈源舱。

    馈源舱就像天眼的“瞳孔”,自由移动,以适应不同的观测目标和模式,进行信号聚焦和追踪天体的运动。

    “中国天眼”有多大?

    我们都知道 FAST 的口径是 500 米,那么它具体是多大呢?

    有网友形象地说:这口“地锅”装满水,全球 70 亿人,够全世界每个人分4瓶,煮的饭够全世界的人一起吃3天

    它的信号接收面积相当于30个足球场,绕着它跑一圈也得将近10分钟

    它能够接收到137亿光年以外的电磁信号,接近宇宙边缘。

    中国天眼开创了建造巨型望远镜的新模式。

    中国天眼的工作原理:

    简单来说就是利用一个巨大的抛物面来反射和聚焦无线电波。

    可以把“中国天眼”想象成一个巨大的碗,碗里铺满了反光镜片。

    当无线电波从空中打到碗里时,就会被反射到碗的中心位置,也就是焦点。

    在焦点上方,有一个悬挂着的舱体,里面装有各种接收器和放大器。

    这些设备就可以把无线电波转换成电信号,并传输到地面的控制中心进行分析和处理。

    这样,我们就可以从无线电波中获取各种天文信息了。

    中国天眼的重要发现

    截至目前,中国天眼发现了大量的脉冲星, FAST发现的脉冲星总数已超740颗

    脉冲星是一种天体,它们在宇宙中高速旋转并以规律的脉冲信号发出强烈的射电波。

    由于脉冲星是在蹋缩的超新星的残骸中发现的,它们有助于我们了解星体蹋缩时发生了什么情况。

    通过观测这些脉冲星,天眼能够测量它们的时序和频率,进而推测出宇宙的形成和演化过程。

    这些脉冲星的发现为人类揭开宇宙奥秘提供了重要线索。

    中国天眼还发现了一些神秘的快速无线电暴。

    快速无线电暴是一种突发且极短暂的无线电信号,在千分之几秒的时间内,发出太阳数天、甚至一整年的能量的一种现象。

    科学家很好奇快速射电暴的来源是什么,但是一直没有清晰的探测到,直到具有超高灵敏度的 FAST 清晰地测到了电磁波偏转角的变化.

    这意味着磁层结构在这类天体中扮演着非常重要的角色,基本预测了它是来自遥远的磁星。

    这些发现对了解宇宙中的极端事件和能量释放机制具有重要意义。

    天眼不仅可以探测太空中极其微弱的信号,还能探测到外星文明的信息。

    据我国《科技日报》2022年6月14日报道:

    “中国天眼探测到多例可疑的电磁信号,疑似来自地球以外的技术痕迹和外星文明的案例。

    中国地外文明搜寻的科学家透露:

    “这几例信号不同于以往的‘窄带电磁信号’,不太可能是宇宙自然形成的快速射电暴,大概率是‘人为制造出来的信号’,这意味着'中国天眼’可能发现外星文明了。”

    FAST 不仅可以用在科学研究,还可以用于实际应用。

    比如将 FAST 跟主动雷达配合的话,将有可能在1000公里级轨道上看到毫米级水平,即观测到地球同步轨道上 50 毫米范围内的物体。

    要知道现在航天发射任务都依赖于碎片的通量模型,需要躲开碎片,找到合理的发射窗口。

    但是此前通量模型都是用国外的模型,有了 FAST,我们完全可以建立自主可控的通量模型。

    此外,FAST 还可以帮助我们进行近地天体预警。

    比如 2019 年,有一个小行星在地月六分之一距离与我们擦肩而过.

    人类之所以没有测到,是因为它来自太阳的方向,强烈的太阳光让我们无法清晰地用光学望远镜观测到小行星。

    但是如果用射电波段去观测的话,就有可能更早的把它探测到,所以它将会是一个近地天体防御的重要的战略支撑。

    目前,“中国天眼”已经发现了

    超过900颗新脉冲星

    人类与天空的距离

    跨越了空间与时间在平塘交汇

    聆听宇宙的声音

    南仁东纪念馆、天文体验馆等,围绕“中国天眼”衍生出的陈列体验馆建立了起来

    南仁东(1945年2月19日—2017年9月15日),中国天文学家、天文台研究员。曾任FAST工程首席科学家兼总工程师,主要研究领域为射电天体物理和射电天文技术与方法,负责国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)的科学技术工作。

    2016年9月,“中国天眼”落成启用前,南仁东已罹患肺癌,并在手术中伤及声带。患病后依然带病坚持工作,尽管身体不适合舟车劳顿,仍从北京飞赴贵州,亲眼见证了耗费22年心血的大科学工程落成。2019年9月17日,主席授予南仁东“人民科学家”国家荣誉称号。

    在科技感和未来感满分的天文体验馆,充分激发孩子们的科学创意和想象力!

    寻找脉冲星的信号,听宇宙百科全书「听到」 137亿光年之外的地方,寻找FAST选址之谜,观测暗物质,测定黑洞质量。

    “中国天眼”是一个具有重要科研价值的超级工程,它的探索让我们对宇宙的奥秘更加着迷。

    作为人类探索宇宙的一双敏锐的眼睛,也许有一天,我们能够收到其他外太空文明的信号,揭秘宇宙中的智慧生命!

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