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“整装”待发,FAST“大锅”的那些小事儿~

2016-07-02 科学大院 科学大院
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明天,贵州山里的那口“大锅”——500米口径球面射电望远镜(英文简称FAST)的反射面最后一块儿面板就要安装完毕了。

说到这个我国目前最大的天文工程,大院(ID:kexuedayuan)里流传着一个口口相传的“大妈之问”,你想知道吗?在这个庞然大物即将建成之前,让我们随着“大妈之问”来回顾一下这口“大锅”的那些“小事儿”。

FAST望远镜全景图(FAST现场办公室 供图)

1关于体量

FAST望远镜的主体结构——反射面占地约25万平方米,面积相当于30个足球场大小,直径500米,超过现役同类型的美国阿雷西博望远镜,建成后将成为世界最大的球面射电望远镜。

其总计要使用4450块三角面板,总重量超过2000吨,堪称我国新的科技奇迹。

FAST全景(FAST现场办公室 供图)

2关于选址

在今年5月的全国科技活动周北京主场上,FAST和其他几个大科学装置一经亮相就引起了巨大的关注,其中有好奇的中国大妈问过现场工作人员这样一个问题:这么大的“大锅”,下雨下雪怎么办、怎么排水呢?除了结构设计方面的原因外,这其实就涉及到了FAST选址的问题。

提到贵州,有这样一个说法:“天无三日晴,地无三尺平”,贵州地处亚热带湿润季风性气候区,这里沉积了厚厚的碳酸盐岩,加之地质、气候、水文等因素的影响,喀斯特地貌得到良好的发育,特别在贵州南部,发育了大量喀斯特峰丛洼地。这种特殊的喀斯特地貌虽然造成了地面坑坑洼洼,交通设施建设受到巨大影响,不过其中的洼地却是FAST望远镜最理想的选址,一方面,地貌最接近FAST造型,工程开口量最小,可以大大减少工程成本;另一方面,喀斯特地质条件可以保障雨水向下渗透,从而不会腐蚀到望远镜。

3关于工程

别看这口“大锅”的名字叫“快”(Five hundred meters Aperture Spherical Radio Telescope英文缩写FAST),但整个项目过程从选址到建设却经历了20多年漫长的时光。

目前被确定为FAST台址的黔南“大窝凼”地区,是专家们先根据卫星遥感影像,对400多个备选洼地从形态特征、水文、地质、气象及电波环境等诸多方面进行初评,然后又通过计算机模拟工程填挖量,从中选出30多个实地考察,最后才选中了不大不小,深度合适,形状很圆,适于施工建设的“大窝凼”。山路崎岖,实地选址考察这个过程可是异常艰辛呐。

关于Fast台址原来啥样?它的建造过程如何?感兴趣的小伙伴可以通过下面这个4分钟的纪录片了解一下: https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=d0198vvclsc&width=500&height=375&auto=0

因为有前面提到的“大妈之问”,这里对FAST的排水系统也多说一句吧,大院er作为好奇宝宝的代表,在听说了“大妈之问”后,分别请教了FAST的项目首席科学家李菂老师以及工程办公室的张蜀新主任,他们给出的解答简要地说是这样滴:

喀斯特地形形成的天坑底部多有暗河和落水洞,而FAST望远镜的底部在暗河基础上又修了一公里的引水渠,同时,FAST望远镜虽然被戏称为“大锅”,甚至有吃货小伙伴对于用它来煮东西吃浮想联翩,不过它的反射面如前面提到的是由四千多块儿面板拼合而成,面板与面板之间是有接缝的,雨雪等可以通过这些接缝自然地排走。

是不是很神奇?

4关于任务

说了这么多,咱们费钱费力建造这么一个大工程究竟是用来做什么的呢?

据介绍,利用FAST,人类可以观测脉冲星、中性氢、黑洞等等这些宇宙形成时期的信息,还有对小伙伴们来说更更好奇的一点,就是用来捕捉外星生命的信号。

对想要寻找外星生命的人们来讲,FAST能够比目前的设备进一步的是,一旦接收到外星生物发射的信息,FAST能够准确地指出,它们是从哪个方向来的。

5关于核心部件:馈源舱

FAST建成之后,在接收来自宇宙的电波方面的能力将是最出色的(科学家称FAST至少可以领先世界20-30年),这不仅依靠巨大的反射面,而且,FAST还有个灵敏的核心部件——馈源舱。

馈源舱(FAST现场办公室 供图)


馈源舱仰拍(FAST 现场办公室 供图)

馈源就是天线,用来接收来自宇宙的无线电波,馈源舱是承载馈源的舱体,如果把FAST比作一个天眼,那么馈源舱就相当于是瞳孔,起到一个聚焦的作用。正式投入使用之后,馈源舱会随着探测的需要沿球面中心轴做上下运动。支持它运动的是6座位于FAST望远镜圈梁边山上的馈源塔,它们通过钢缆,拉动重达30吨的馈源舱升起和降落。

关于馈源舱的作用,怎么强调都不为过,因为它的定位精度直接决定着整个FAST望远镜系统收集到的无线电波的多少。

6关于辐射

射电望远镜主要是通过接收来自宇宙的电磁信号开展工作的,FAST望远镜自身并没有强大的辐射,之所以选择把它建在山里,就是考虑到尽量远离人烟,避免它工作时受到人为信号的干扰,要知道,甚至连周边的手机信号都会对它造成干扰,所以,如果你有机会参观这口“大锅”的话,记得要关闭手机哦。

(本文由科学大院综合,部分内容来自央视网、新华社、搜狐等报道,图片来源:中国科学院团委“发现科学之美”图片大赛,科学大院已获得授权刊发,转载请注明出处并保留下方二维码)





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