和阿雷西博相比,"FAST"射电望远镜有哪些技术上的创新?,阿雷西博信息图片阿雷西博信息是真实的吗

小编 23 0

和阿雷西博相比,"FAST"射电望远镜有哪些技术上的创新?

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FAST(500米口径球面射电望远镜)和 Arecibo (阿雷西博望远镜)有很多相似之处,比如都是超大口径、球面天线、工作在无电线波段的望远镜,也世界上仅有的两台依靠天然盆地地形修建的大型天文观测设施,都要或曾经称霸世界上最大口径望远镜很长一段时间。

FAST和阿雷西博望远镜相比有很多厉害的地方。最明显就是天线口径大,FAST的球面天线口径为500米,远远超过阿雷西博望远镜的305米,使得FAST成为世界上最灵敏的射电望远镜。作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来二三十年保持世界一流设备的地位。之后会被SKA(平方公里望远镜)取代,因为FAST作为单口径望远镜具有分辨率低和视场小等缺点,而这这是SKA这种射电干涉阵列的优势所在。

FAST天线除了大,还能动,能变形。这是FAST相比阿雷西博望远镜最大创新。


阿雷西博望远镜的球面天线是固定在崖面的,在电影《007:黄金眼》中邦德曾在阿雷西博望远镜球面天线滑落而下。因为天线不能动要想观测更大面积的天区,只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个带状区域。因为阿雷西博望远镜的天线是固定的球面,成像并不完美。为了对像差进行改正,馈源舱本身需要对信号做多次反射,复杂的光路让使得馈源仓重达500多吨。

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位于波多黎各的阿雷西博望远镜

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阿雷西博望远镜溃源仓和用来控制其移动指向的悬架系统

而FAST采用的是主动镜面技术。500米口径巨大球面有4600镜面单元构成,每块镜面通过下拉钢索的运动进行变形,可以把整个天线镜面从初始的球面形灵活地变成抛物面型,进行天体的跟踪,同时还能实现对像差的改正。因而FAST的馈源舱外观非常简洁,没有复杂的悬架结构,馈源仓的重量减低为几十吨,只要用6根柔性索吊着就可以。

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总的来说,(如FAST项目组的总结,)FAST有三大自主创新:

1、利用独一无二的贵州天然喀斯特洼地台

2、应用主动反射面技术在地面改正球差

3、轻型索拖动馈源支撑将万吨平台降至几十吨

阿雷西博望远镜塌了,美国为何不维修?难道缺钱?

位于贵州平塘县的“中国天眼(500米口径球面射电望远镜,英文简称FAST)”是全球最大的射电望远镜,其口径达500米。球面电磁波接收面积超过30个足球场,建成以来已经寻找到数百颗脉冲星。

不过在中国天眼建成之前,世界最大的射电望远镜是位于美属波多黎各岛的阿雷西博望远镜,1963年11月就建造完成并使用了,1972、1980、1997年进行过三次改造,其直径最初时为305米,1980年改造后扩建为366米,1997年又调高了精度,其使用过程中有着很多重要的天文发现,比如发现第一颗脉冲星,证明中子星的存在,发现水星自转周期,多项观测成果促成了多个诺贝尔奖,而且它还曾向M13球状星团发射过关于人类本身和太阳系的一些信息。

2020年8月,建成已57年的阿雷西博射电望远镜遭遇意外事故,一条支撑馈源平台的钢缆断裂,把下面的球形反射面砸出了30米的长的破洞;11月6日一根主钢缆断裂,对反射面造成了更严重的破坏;12月1日,上面悬挂的馈源舱(重达544吨)以及其他设备(总重量超900吨)当天坠落并彻底砸毁了下面的反射盘面,美国国家自然科学基金会认为,该望远镜已无法收复,将予以拆除。

不过据美媒近日报道,2020年12 月 28 日的时候,美国波多黎各(注:波多黎各为美国的属地,联合国委托美国托管,其居民为美国公民)自由邦长官签署了一项关于重建阿雷西博望远镜行政命令,称“波多黎各州政府宣布将重新建设阿雷西博射电望远镜,并使之恢复到世界一流的科学研究和教育水平,这将作为一项公共政策实施。”

该政令还补充称将使用新的设计重新制造比先前口径366米的阿雷西博望远镜一台更大、更灵敏的望远镜,其设计规模目前并未透露,不过考虑到先前阿雷西博射电望远镜的口径就已达366米,其原址的地形也支持建造口径超过500米的射电望远镜,因此预估其新设计的新式阿雷西博望远镜很有可能比我国贵州平塘的“天眼”规模更大。

而且该政令还表示新式望远镜还要搭载一台比先前更强大的发射器,这种可以向外发射信号的发射器,实际上对人类文明现阶段的发展而言并没有多大好处,因为如果被地外文明截获信号的话,将暴露人类的信息和位置,而我们却并不知道地外文明会将我们当成朋友还是对手。

目前美国波多黎各自由邦官方已拨出800万美元(现有汇率合6500多万人民币)用于清理破碎的阿雷西博望远镜,接着将开始新的设计和原址的地势改造,重建资金将由州、联邦以及私人共同出资,预估将花费数亿美元。

参考资料:

《快科技》1月3日文章《美国“天眼”阿雷西博望远镜垮塌:官方出资约5220万元重建》