“天眼”的索网结构,是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的(瞿文斌摄)
国际在线报道(记者瞿文斌):1月11日,被誉为“中国天眼”的米口径球面射电望远镜FAST(请按音标念)通过国家验收,正式开放运行,成为全球最大且最灵敏的射电望远镜,也意味着人类向宇宙未知地带探索的眼力更加深邃,眼界更加开阔。
2颗,11颗,43颗,93颗,颗……从年10月“中国天眼”首次发现2颗脉冲星,到11日召开的国家验收会上公布已发现颗脉冲星,它两年多来发现的脉冲星超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现数量的总和。验收会上,中科院院士武向平等6位专家分别宣读工艺验收、电波环境保护等验收意见,国家发改委高技术司副司长沈竹林宣布“中国天眼”各项指标均达到或优于批复的验收指标,主要性能指标达到国际领先水平,具备了开放运行条件。沈竹林说:“FAST工程建设实现了多项自主创新,显著提升了我国射电天文研究能力和技术水平,推动了相关产业技术的革新与发展,产生了较大的社会经济效益。FAST综合性能达到国际领先水平,对促进我国天文学实现重大原创突破具有重要意义。验收委员会同意该项目通过国家验收。”
中国曾是世界上天文记录最久远、最完整的国家,在超过年的时间里,连续不断地记录着各种天文现象,包括日食和月食、太阳黑子、彗星和流星、客星等。中国古代天文学家编制了多种天文历法,也发明了大量的天文仪器。但近代以来,中国天文学跟其他科学技术一样,大大落后于率先完成工业革命的西方国家。年,怀着回报民族的赤诚和描绘宇宙的初心,活跃在国际天文界的南仁东毅然回国,力主中国独立建造射电“大望远镜”。从年开始选址和预研究,到年9月25日“中国天眼”落成启用,南仁东率团队用20多年帮助中国实现了追赶——建成了世界最大的射电望远镜。
“中国天眼”开创了建造巨型射电望远镜的新模式,突破了传统望远镜的工程极限,灵敏度达到世界第二大射电望远镜的2.5倍以上,可有效探索的空间范围体积扩大4倍,使科学家有能力发现更多未知星体、未知宇宙现象、未知宇宙规律……国家天文台研究员、“中国天眼”总工程师姜鹏介绍:“经常有人问到,FAST有多大,我们用个通俗的比喻,把它想象成一口锅的话,好事的同事算了算,如果它装满水,全世界每人可以分4瓶矿泉水。如果它装满水,够全世界人饮用一天的,所以你可以想象下它的工程体量有多大,因为全世界有75亿人啊。”
“天眼”的索网结构,是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要实现反射面变形,对抗疲劳性能的要求极高,如果材料和工艺层面的问题不解决,整个项目就要停滞。回忆10年前的“索网攻关”,姜鹏记忆犹新:“在10年的时候,FAST台址开挖已经开始了,出现了一个索疲劳的问题。它这个索网得是一个网兜,一会儿是球面,一会儿是抛物面,它更像是弹簧在用,所以它对疲劳性能要求很高,它要求万次疲劳寿命能达到MPa应力幅,所以这是传统规范的2倍还要多。然后我们就在市面买十几根钢索做实验,没有一个能满足FAST要求,这个时候质疑声很快就过来了,就因为它是在材料和工艺层面出问题了。所以我们大概用了2年时间全方位改进索体工艺,终于研制出适用FAST索结构,这也让FAST渡过了一次真正的危险。”
目前通常认为,宇宙中大约70%是暗能量,26%是暗物质,不到4%是重子物质,只有不到1%是人类能看见的发光物质。密度极高的脉冲星属于重子物质,而发光物质只相当于“一瓶可乐中的一滴水”。多数天文学家都认为,至少在分米波波段射电天文学、脉冲星观测研究领域,“中国天眼”很快就能世界领先。FAST运行和发展中心首席科学家李菂说:“FAST有它相对独特的观测能力,它能够把宇宙的重子物质最重要的成分(宇宙的重子物质含76%氢),就是原子氢气做最深度的成图,这也是接下来一个重要的方向。另外一个是已经取得初步成果的快速射电暴。快速射电暴7年才(被天文学界)发现。它完全不是一个弱信号,是一个非常强的信号。由于它只闪烁一次不再重复,在射电天文学里面没有被注意到,没有得到同行的认可和共识。到年,(天文学界)又确认了4个快速射电暴,于是它变成一个领域。FAST是07年底批复立项,11年3月开工,FAST团队也是针对它做了一系列新的改进和研发。”
正因为已知太少,才点燃了人类向宇宙未知地带探索的梦想。敢当“梦潮儿”的中国科学家希望,借助“中国天眼”进行银河系及周边的星际介质巡天,全面更新脉冲星和近邻宇宙的气体分布图像。一旦它发现重要特殊意义的天体,意味着发现全新的未知世界,系统地拓展人类的宇宙视野。星辰大海,才是他们的征途。
“中国天眼”通过国家验收正式开放运行(中国科学院国家天文台供图)
“中国天眼”已发现颗脉冲星,超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现数量的总和(瞿文斌摄)
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