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    “天眼”能为我们带来什么?
    此文章被浏览:416 次  发布时间:2016年07月04日

    500米口径球面射电望远镜(FAST)的最后一块面板,3日上午在FAST工程大窝凼现场吊装完成。至此,这个世界上最大的射电望远镜的主体工程顺利完工。预计今年9月,工程将全部竣工。


    上图为2014年9月1日拍摄的FAST夜景(国家天文台FAST项目团队提供)


    下图为2016年6月27日拍摄的FAST夜景


    身在深坑 志在深空


    记者在工程现场看到,随着工程总经理、中科院国家天文台台长严俊的一声令下,FAST工程的最后一块反射面板缓缓起吊,在完成了二次空中转接并用缆索吊下滑到指定位置后被顺利安装在索网上。


    FAST是“十一五”国家重大科技基础设施建设项目。它于2011年3月开始动工,在完成台址开挖与边坡治理、圈梁钢结构安装、索网制造与安装、馈源塔制造与安装、索驱动制造和安装、馈源舱制造与安装之后,于去年8月2日开始吊装第一块反射面板。


    工程总工艺师王启明告诉记者,主动反射面是FAST望远镜的重要组成部分,主要用于汇聚探测到的无线电波并提供给馈源接收机接收。整个FAST工程共有4450块反射面板,包括4273块基本类型和177块特殊类型。反射面面板边长为10.4—12.4米,每块单元重427.0—482.5公斤,厚度约1.3毫米。


    反射面板是在地面经过拼装、测量、报验等严格的步骤后,通过塔吊、转运车、缆索吊等一系列复杂的高空工序将每一块面板运至指定位置安装。国家天文台副台长郑晓年说,FAST望远镜前10块面板的安装用了一个月,开始安装两个月后,每天可以安装20块,以后增加到37块。


    反射面板的安装是FAST最后一个大型设备安装工程。据郑晓年透露,反射面板安装完工后,FAST望远镜将进入测试调试阶段。预计今年9月FAST将全面竣工。届时,FAST将努力完成它的科学目标:巡视宇宙中的中性氢,观测脉冲星,探测星际分子,搜索可能的星际通讯信号。



    独门绝技 大招频出


    FAST到底有多牛?


    独门绝技一:大口径 看得远


    射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高,望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度,就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来20-30年保持世界一流设备的地位,成为望远镜家族的掌门人。


    独门绝技二:灵活自如的巨眼


    根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。


    独门绝技三:毫米精度


    FAST的设计目标,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里,否则,就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构,处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆,每一根的加工精度都被控制在一毫米以内;最终的500米口径的天线精度是三个毫米,每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。


    独门绝技四:深空猎手


    首先,FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星,FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。寻找外星生命是所有望远镜的使命之一,也是科幻爱好者们关注的热点,探索宇宙志在深空,巨大而灵巧的FAST,已经蓄势待发,奇迹与惊喜,就在眼前。



    探测深空不如给贫困学生买午饭?


    在全国为中国“天眼”顺利完工欢欣鼓舞的同时,也有一些“刺耳”的声音出现——“不过是‘放烟花’,于民生无益”、“花了那么多钱去探测看不见的东西,还不如省钱给贫困学生买午饭”.......


    确实,自2006年起,中国政府在科研创新上的投入绝对值就达到世界第二的水平,仅次于美国,但产出比却依然低于发达国家,而重金砸下的科技成果转化也存在障碍。


    那么,真的如网友所说,没有经济回报的科研不做也罢吗?


    大科学项目,关乎国家科技发展布局和政治决策。


    我们为什么要崇尚科学?人类发展进步的历史,就是人类在科学的阶梯上不断迈进的历史。无论是早期的蒸汽机开启工业化时代,还是互联网把人类带入信息化时代,科技都是打开新时代大门的一把钥匙。


    大科学工程,或者说重大科技工程,其本身既是许多学科领域开展创新研究不可缺少的技术和手段支撑,也是科学技术高度发展的综合体现和彰显国家科技实力的重要标志。它立足于国家重大战略需求,是一个跨学科、跨领域、跨层次且需要大量科技资源集成和多单位协作的复杂巨系统。


    大科学工程在国家现代化建设中占有非常重要的地位,对政治、经济、社会、科技、国防等有着巨大的战略作用,也真切地反映了一个国家的综合实力。正因如此,它的规划和立项决策往往涉及国家发展战略,需要从国家发展战略全局的高度,集中力量和优势来实施和推动。可以说,大科学工程的提出和实施,本身不但反映了科学家对科学发展趋势和问题的科学判断,而且体现了一个国家对自身科技发展布局的战略选择和政治决策。


    科技与民生,从来就不是鱼与熊掌的关系。


    事实上,大科学工程往往具有较强的产业关联度,对国民经济部门的“溢出效应”非常高。例如,我国的大飞机制造工程近年来投入巨大,C919等大飞机制造也取得了长足的进步。在研制大飞机的过程中,需要跨学科、全方位的努力。一旦取得突破,将为我国的材料科学、电子技术、航空航天、精密工业、仪器仪表等诸多产业带来成果和效益,这将极大地反哺工业、制造业和民生领域。


    又如,针对疟疾的那场战役,在投入之初谁都看不清前路,更多是政治层面对于抗美援越的考量。然而,许多年后,当屠呦呦站在诺贝尔医学奖的领奖台上时,我们才能看清,这项大科学工程对于人类究竟意义有多深远。


    大科学时代背景下,科技与经济、社会、自然以及人类的关系,都发生了根本性的改变。科学与技术的相互作用越来越强,界限也越来越模糊,并日益走向一体化。而一个国家的科学技术实力,越来越取决于组织大科学工程、组织重大科技项目、掌握关键技术的能力。


    (中国科技网汇编)