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兵在掌上阅 亮剑弹指间

“中国天眼”望深空


■贺逸舒 苟利军

一个奇观,令世界瞩目——

射电天文学领域起步晚于世界近30年的中国,在贵州省平塘县建成了世界上最灵敏、口径(500米)最大的球面射电天文望远镜(英文简写“FAST”),被人誉为“中国天眼”。

这是一项凝聚着中国先进科技的伟大工程,是“观天巨目”。

“中国天眼”的神奇体现在哪里?

随着天文学的发展,光学方法已不能满足人类的观测需求,通过捕捉来自天体的无线电波进行观测的射电天文手段便应运而生。

射电天文手段观测到的天体,往往与天文世界中能量的迸发有关,对研究星系的演化具有重大意义。这使得射电天文学探索到的宇宙空间达到过去难以企及的深处。捕捉“来自星星的信号”,正是“中国天眼”的核心能力所在。

“排在我们最前列的目标是寻找脉冲星。”“中国天眼”总工程师王启明说,脉冲星会不断地发出脉冲信号,而这种信号非常稳定。“找到以后就可以应用于深空探测、星际旅行,可以起到导航作用。”

“我们有信心搜寻到一千颗脉冲星。”在2020年11月4日中国科学院国家天文台举行的发布会上,国家天文台首席研究员韩金林这样说道。

“中国天眼”拥有比较强的灵敏度,能探测到更暗弱的天体。

高灵敏度,来自它极为精巧的设计。

首先,用于安放接收天体信号系统的平台馈源舱,被科学家们创造性地减重到30吨,并通过6条600多米长的钢索吊在空中精准定位,使得误差不超过48毫米。并联机器人的二次精调,可以实现高精度指向跟踪。这样的工程难度,在世界上前所未有。

其次,“中国天眼”的反射面由4450个反射单元构成。当反射面变形时,2000多个液压促动器协同运动,能带动4450个反射单元精准定位。这与昆虫复眼有异曲同工之妙——都具备视场大、灵敏度高的特点。

最为重要的是,6670根主索、2225个主索点及相同数量的下拉索,构成了当今世界跨度最大、精度最高的索网结构。这让反射面的变形如臂指使。另外,团队研制出的超高耐疲劳钢索,使得“中国天眼”的使用价值大大提升。

这些举世瞩目的“中国智造”背后,凝聚着以南仁东为代表的中国科技工作者数不尽的心血与汗水。

1994年4月,走了几百个窝凼的南仁东终于看到了绿水村的大窝凼。站在大窝凼中间,他兴奋地说:“这里好圆!”

回顾“中国天眼”走过的岁月,这个大窝凼以仰望的视角,见证着中国球面射电天文望远镜的从无到有,见证着“中国天眼”创造的一个又一个纪录。

当初的美好设想,如今已变为现实——

“中国天眼”开放运行第一年,便多次捕捉到极罕见的快速射电暴爆发,其参与揭示的一种快速射电暴起源机制入选《自然》十大科学发现。

截至目前,中国已发现300多颗脉冲星,远超同期国际上其他望远镜发现脉冲星的总数……

从观测脉冲星到巡视宇宙中的中性氢,从主导国际低频甚长基线干涉测量网到搜索可能的星际通信信号,以目标为牵引,“中国天眼”促进着无数科学成果的产出,为全人类探索和认识宇宙贡献着力量。

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