世界上最大的望眼鏡

　　研究天文，最不可或缺的便是望遠(yuǎn)鏡，今天小編整理了世界上最大的望遠(yuǎn)鏡，滿(mǎn)足你的好奇。

　　最大望遠(yuǎn)鏡在中國(guó)：500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡

　　500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)，簡(jiǎn)稱(chēng)FAST，位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣大窩凼的喀斯特洼坑中，工程為國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，“天眼”工程由主動(dòng)反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測(cè)量與控制系統(tǒng)、接收機(jī)與終端及觀(guān)測(cè)基地等幾大部分構(gòu)成。

　　世界最最大口徑射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)建設(shè)工程自2011年初開(kāi)始，建設(shè)工程地點(diǎn)在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣實(shí)現(xiàn)圈梁順利合龍。該望遠(yuǎn)鏡口徑為500米、占地約30個(gè)足球場(chǎng)大小。項(xiàng)目2008年12月26日奠基，預(yù)計(jì)2016年9月建成。

　　技術(shù)原理

　　FAST全稱(chēng)為Five hundred meters Aperture Spherical Telescope(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)，這具望遠(yuǎn)鏡是國(guó)家科教領(lǐng)導(dǎo)小組審議確定的國(guó)家九大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，采用我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的設(shè)計(jì)和我國(guó)貴州南部的喀斯特洼地的獨(dú)特地形條件，建設(shè)一個(gè)約30個(gè)足球場(chǎng)大的高靈敏度的巨型射電望遠(yuǎn)鏡。FAST建成后將成為世界上最大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST與號(hào)稱(chēng)“地面最大的機(jī)器”的德國(guó)波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，靈敏度提高約10倍;與排在阿波羅登月之前、被評(píng)為人類(lèi)20世紀(jì)十大工程之首的美國(guó)Arecibo 300米望遠(yuǎn)鏡相比，其綜合性能提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST將在未來(lái)20～30年保持世界一流設(shè)備的地位。

　　內(nèi)部構(gòu)造

　　FAST對(duì)Arecibo型天線(xiàn)的重要?jiǎng)?chuàng)新在于主反射面面板的主動(dòng)性，以此實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的寬頻帶和全偏振能力;饋源及其支撐系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，使FAST對(duì)天體和航天器的跟蹤范圍得到大大的擴(kuò)充。(右圖為FAST創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案：1—主反射面, 2—饋源, 3—Stewart平臺(tái), 4—饋源艙, 5—懸索, 6—滑輪, 7—支承塔, 8—纏繞輪及伺服系統(tǒng))FAST總體性能如下：臺(tái)址：經(jīng)度~106°E，緯度~26°N，海拔~1000 米反射面口徑：~500米，球冠開(kāi)口~120°，球面曲率半徑~300米有效照明口徑：~300米最大天頂角：50°工作頻率(GHz)：0.3~1.72, 2.15~2.35, 2.8~3.3, 4.5~5.1, (5.7~6.7, 8.0~8.8)指向跟蹤精度：4角秒射電天文學(xué)誕生于20世紀(jì)30年代初。1932年，美國(guó)無(wú)線(xiàn)電工程師卡爾·央斯基 (Karl Guthe Jansky，1905-1950)用無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)探測(cè)到了來(lái)自銀河系中心(人馬座方向)的射電輻射，人類(lèi)打開(kāi)了傳統(tǒng)光學(xué)波段之外進(jìn)行天文觀(guān)測(cè)的第一個(gè)窗口。射電望遠(yuǎn)鏡通過(guò)接收來(lái)自宇宙中的電波信號(hào)來(lái)獲取并分析各種信息。射電望遠(yuǎn)鏡由定向天線(xiàn)或天線(xiàn)陣、饋電線(xiàn)、高靈敏度接收機(jī)和記錄儀等部分組成。天線(xiàn)或天線(xiàn)陣將收集到的天體電波，經(jīng)過(guò)饋電線(xiàn)送到接收機(jī)上;接收機(jī)具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，它將微弱的天體電波高倍放大后進(jìn)行檢波，再將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l形式記錄下來(lái)。射電望遠(yuǎn)鏡按天線(xiàn)結(jié)構(gòu)的不同可分幾個(gè)類(lèi)型，如拋物面天線(xiàn)，射電干涉儀，甚長(zhǎng)基線(xiàn)干涉儀和綜合孔徑系統(tǒng)等。這些技術(shù)是20世紀(jì)60年代后發(fā)展起來(lái)的。

　　科學(xué)價(jià)值

　　FAST作為一個(gè)多學(xué)科基礎(chǔ)研究平臺(tái)，有能力將中性氫觀(guān)測(cè)延伸至宇宙邊緣，觀(guān)測(cè)暗物質(zhì)和暗能量，尋找第一代天體。能用一年時(shí)間發(fā)現(xiàn)約7000顆脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律;有希望發(fā)現(xiàn)奇異星和夸克星物質(zhì);發(fā)現(xiàn)中子星——黑洞雙星，無(wú)需依賴(lài)模型精確測(cè)定黑洞質(zhì)量;通過(guò)精確測(cè)定脈沖星到達(dá)時(shí)間來(lái)檢測(cè)引力波;作為最大的臺(tái)站加入國(guó)際甚長(zhǎng)基線(xiàn)網(wǎng)，為天體超精細(xì)結(jié)構(gòu)成像;還可能發(fā)現(xiàn)高紅移的巨脈澤星系，實(shí)現(xiàn)銀河系外第一個(gè)甲醇超脈澤的觀(guān)測(cè)突破;用于搜尋識(shí)別可能的星際通訊信號(hào)，尋找地外文明等等。

　　天文發(fā)現(xiàn)FAST在國(guó)家重大需求方面有重要應(yīng)用價(jià)值。把中國(guó)空間測(cè)控能力由地球同步軌道延伸至太陽(yáng)系外緣，將深空通訊數(shù)據(jù)下行速率提高100倍。脈沖星到達(dá)時(shí)間測(cè)量精度由目前的120納秒提高至30納秒，成為國(guó)際上最精確的脈沖星計(jì)時(shí)陣，為自主導(dǎo)航這一前瞻性研究制作脈沖星鐘。進(jìn)行高分辨率微波巡視，以1Hz的分辨率診斷識(shí)別微弱的空間訊號(hào)，作為被動(dòng)戰(zhàn)略雷達(dá)為國(guó)家安全服務(wù)。作為“子午工程”的非相干散射雷達(dá)接收系統(tǒng)，提供高分辨率和高效率的地面觀(guān)測(cè);跟蹤探測(cè)日冕物質(zhì)拋射事件，服務(wù)于太空天氣預(yù)報(bào)。FAST研究涉及了眾多高科技領(lǐng)域，如天線(xiàn)制造、高精度定位與測(cè)量、高品質(zhì)無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理、超寬帶信息傳輸、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等。FAST關(guān)鍵技術(shù)成果可應(yīng)用于諸多相關(guān)領(lǐng)域，如大尺度結(jié)構(gòu)工程、公里范圍高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量、大型工業(yè)機(jī)器人研制以及多波束雷達(dá)裝置等。FAST的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)將對(duì)我國(guó)制造技術(shù)向信息化、極限化和綠色化的方向發(fā)展產(chǎn)生影響。有了FAST，邊遠(yuǎn)閉塞的黔南喀斯特山區(qū)將變成世人矚目的國(guó)際天文學(xué)術(shù)中心，成為把貴州展現(xiàn)給世界的新窗口。以FAST為主體的天文科普基地將推進(jìn)我國(guó)西部、甚至全國(guó)的科普工作，教育青少年、宣傳公眾與決策層，為科教興國(guó)的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)服務(wù)。

　　經(jīng)濟(jì)發(fā)展該項(xiàng)目落戶(hù)貴州，使貴州鋁廠(chǎng)、貴州振華集團(tuán)、江南航天集團(tuán)、貴州航空工業(yè)集團(tuán)等企業(yè)和貴州科學(xué)院、貴州大學(xué)等科研院校有機(jī)會(huì)直接參與該項(xiàng)目建設(shè)。為貴陽(yáng)市以全力支持國(guó)家超大型科學(xué)裝置建設(shè)為切入點(diǎn)謀求重大發(fā)展機(jī)遇、加速提升我市科技經(jīng)濟(jì)水平，開(kāi)辟了新渠道。對(duì)我市裝備制造業(yè)、鋁工業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)有重大意義。

　　(一)加快提升鋁工業(yè)和裝備制造業(yè)的創(chuàng)新能力。借助FAST設(shè)計(jì)和建設(shè)，實(shí)施“FAST關(guān)鍵材料及制品的'研發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目，把我市開(kāi)發(fā)的新型高強(qiáng)度鋁合金應(yīng)用于大型科學(xué)裝置，助推國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《高性能鋁合金及其制造工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)》成果快速產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用，將大大加快貴州省系列化高性能鋁合金研發(fā)應(yīng)用步伐，提升高性能鋁材料和結(jié)構(gòu)、航空航天等高科技領(lǐng)域的深度開(kāi)發(fā)能力，鍛煉、提高省、市科技人才隊(duì)伍素質(zhì)。

　　(二)加快本地鋁材料高新技術(shù)企業(yè)的成長(zhǎng)和高性能高科技鋁產(chǎn)業(yè)鏈的形成。實(shí)施“FAST關(guān)鍵材料及制品的研發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目，將對(duì)貴州省鋁材料工程技術(shù)研究中心的成長(zhǎng)和升級(jí)起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，使其形成完整的“研發(fā)-中試-放大-產(chǎn)業(yè)化”中心線(xiàn)，進(jìn)而加快貴陽(yáng)市“鋁-高性能鋁合金(結(jié)構(gòu)和功能材料)-軍工-航空航天-高科技-關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)”這一新型產(chǎn)業(yè)鏈的形成，解決長(zhǎng)期以來(lái)限制貴州省鋁工業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的重大瓶頸，推動(dòng)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)聚集和升級(jí)。

　　(三)促進(jìn)我市機(jī)電行業(yè)和三大軍工企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)升級(jí)。實(shí)施“FAST關(guān)鍵材料及制品的研發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目，將培育出多種以新型高強(qiáng)鋁合金為基體的標(biāo)準(zhǔn)輕強(qiáng)結(jié)構(gòu)件、傳動(dòng)件和連接件等，為機(jī)電行業(yè)和三大軍工企業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本技術(shù)升級(jí)創(chuàng)造一次重大歷史機(jī)遇。