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中国天眼能看到多远?

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中国天眼能看到多远?

仔细听,这是来自宇宙的声音,是外星文明在和我们交流吗?这其实是脉冲星发出的信号,经过处理后变成了现在听到的声音。

时至今日,我们已经在空中发现了2000多颗脉冲星。

关于脉冲星的作用,我们稍后再来解答。

先来看看寻找脉冲星的设备。

脉冲星的发现得益于射电望远镜的发展,耗资11.49亿,历时26年,落在我国贵州省平塘县大窝凼的中国天眼,是目前世界上最大的单口径射电望远镜,它的全称是500米口径球面射电望远镜,简称fast。

射电望远镜是通过接收来自宇宙的电磁波来探索宇宙的。

来自宇宙的电磁波平行射入地球,碰到望远镜的抛物形状的反射面反射,然后聚焦到接收器,接收器通过收集到的信号来观测宇宙,望远镜的反射面越大,接收的信息就越多,也就越灵敏。

fast建立的基石来自于一个数字0.47米。

来自宇宙的电磁波只有通过抛物面反射后才能聚焦到一点,这个抛物面和基准球面有一定的偏差距离。

通过计算,一个口径500米的球面,只要选择合适的焦饼,只需要让底部移动0.47米,就可以得到一个300米的抛物面。

也就是说,先建立一个基准球面,然后根据需要调整形状,我们就可以观测天空任意一个点位。

有了想法就可以开始设计了。

想要建设大型射电天文望远镜,首先要找到合适的位置。

地处贵州省平塘县的大窝凼仿佛是上天为fast量身定制的场地。

大窝凼是个天然的深坑,这里远离城市,避免了来自手机、电脑等电子设备发出的电磁波的干扰,让本来宇宙中就很微弱的电磁波能够顺利被识别。

由流水冲击而成的喀斯特地貌不容易积水,这里也从未发生过重大自然灾害,保证了望远镜的安全。

但优越的地理位置也带来了更严峻的问题。

fast由六座百米高塔和一圈环梁结构支撑,在平地建立一个桥梁可能只需要花上几个月的时间,然而在大窝凼,大型设备无法进入所有塔机的深坑,都需要采用人工挖孔桩施工方法,最深的桩孔深度有38米,十几层。

楼高坑上一颗小石头的坠落都可能是性命攸关的问题,但这还仅仅是开始。

环梁结构安装完成后,开始搭建面积25万平方米的反射面。

fast巨大的反射面由4450块中约450斤的面板组成,每块面板又由100块三角形的小面板组合而成,需要先在地面将小面板组装好,再运送到当地安装。

为了减轻重量以及保证望远镜不积水,每块面板上布满了小孔,这个小孔透光、透水,但不透波,来自宇宙的电磁波波长较长,不会穿过小孔,能够顺利反射到馈源舱的接收器上。

每块面板由三根钢索牵引,总计8895根长短不一的钢索。

这8000多根特制的钢索就是fast变形的关键。

钢索拉伸带动面板移动,形成位置和面型准确的抛物面。

最后是馈源舱的安装,馈源舱是信号的接收端,重达30吨,由六根钢索悬挂在140米的高空,可以配合反射面的调整,在206米的范围内进行,移动误差仅为十毫米。

2020年1月11日巴斯特通过验收开始工作,截止到目前。

发现超过500颗脉冲星。

脉冲星常被喻为宇宙中的灯塔,它们的密度非常大,自转速度极快,一颗方糖大小的脉冲星就能达到上亿吨,最快每秒可自转708圈。

在自转的同时,其两级还会向外发出电磁辐射,当电磁辐射指向地球时,就可以被观察到,收集到的信号一闪一闪的,就像海上的灯塔一样。

另外,脉冲星靠消耗自转能而弥补辐射出去的能量,因而自转会逐渐放慢,但这种变慢非常缓慢。

目前最精准的脉冲星每一年误差小于一秒,信号周期的精确度能够超过现今最准确的时钟源子风,这是脉冲星有望成为宇宙中灯塔的一个重要原因。

除此之外,航天器还可以根据接收脉冲星信号的时间来判断自己所处位置,同一个脉冲信号距离脉冲星越近的位置就能越早地接收到,而这两点也许可以让星际旅行成为可能。

除了对脉冲星的观测外,Fast还可以观测宇宙中中性氢的分布,研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化,搜索可能的星际通讯信号,搜寻。

文明等等。

从落成到运行,中国天眼不断实现追赶、超越、领先。

未来,中国天眼将助力我国科技强国之路走得更加坚实,为人类认识宇宙、探索外太空奥秘作出中国贡献,

中国天眼能看到多远?

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