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射電望遠(yuǎn)鏡
測量天體射電強(qiáng)度的天文設(shè)備
基本信息
| 中文名 | 射電望遠(yuǎn)鏡 |
| 外文名 | radio telescope |
| 類型 | 天文設(shè)備 |
| 物理判斷 | |
| 放大容量 | λ/16～λ/10 |
| 最弱電平 | 10 ─20瓦 |
| 作用 | 測量天體射電的強(qiáng)度、頻譜及偏振 |
收起
基本原理
經(jīng)典射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理是和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似，投射來的
電磁波被一精確鏡面反射后，同相到達(dá)公共焦點(diǎn)。用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實現(xiàn)同相聚焦，因此，射電望遠(yuǎn)鏡天線大多是拋物面。射電望遠(yuǎn)鏡表面和一理想拋物面的均方誤差率不大于λ/16～λ/10，該望遠(yuǎn)鏡一般就能在波長大于λ的射電波段上有效地工作。對米波或長分米波觀測，可以用金屬網(wǎng)作鏡面；而對厘米波和毫米波觀測，則需用光滑精確的金屬板（或鍍膜）作鏡面。從天體投射來并匯集到望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)的射電波，必須達(dá)到一定的功率電平，才能被接收機(jī)檢測到。目前的檢測技術(shù)水平要求最弱的電平應(yīng)達(dá)10 -20瓦。射頻信號的功率首先在焦點(diǎn)處放大10～1000倍﹐并變換成較低頻率（中頻），然后用電纜將其傳送至控制室，在那里再進(jìn)一步放大﹑檢波，最后以適于特定研究的方式進(jìn)行記錄、處理和顯示。
射電望遠(yuǎn)鏡
天線收集天體的射電輻射，接收機(jī)將這些信號加工、轉(zhuǎn)化成可供記錄、顯示的形式，終端設(shè)備把信號記錄下來，并按特定的要求進(jìn)行某些處理然后顯示出來。表征射電
望遠(yuǎn)鏡性能的基本指標(biāo)是空間分辨率和靈敏度，前者反映區(qū)分兩個天球上彼此靠近的射電點(diǎn)源的能力，后者反映探測微弱射電源的能力。射電望遠(yuǎn)鏡通常要求具有高空間分辨率和高靈敏度!
射電望遠(yuǎn)鏡
射電望遠(yuǎn)鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠(yuǎn)鏡。射電望遠(yuǎn)鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡，有能夠全方位轉(zhuǎn)動的類似衛(wèi)星接收天線的射電望遠(yuǎn)鏡，有射電望遠(yuǎn)鏡陣列，還有金屬桿制成的射電望遠(yuǎn)鏡。
基本指標(biāo)
靈敏度
分辨率
分辨率指的是區(qū)分兩個彼此靠近的相同點(diǎn)源的能力﹐因為兩個點(diǎn)源角距須大于天線方向圖的半功率波束寬度時方可分辨﹐故宜將射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率規(guī)定為其主方向束的半功率寬。為電波的衍射所限﹐對簡單的射電望遠(yuǎn)鏡﹐它由天線孔徑的物理尺寸D 和波長λ決定，即天文望遠(yuǎn)鏡的極限分辨率取決于望遠(yuǎn)鏡的口徑和觀測所用的波長。口徑越大，波長越短，分辨率越高。由于無線電波的波長要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可見光的波長，因此射電望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相同口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而射電望遠(yuǎn)鏡的天線又不能無限擴(kuò)大。這在射電天文學(xué)誕生的初期嚴(yán)重阻礙了射電望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展。
對單天線射電望遠(yuǎn)鏡來說，天線的直徑越大分辨率越高。但是天線的直徑難于作得很大，目前單天線的最大直徑小于300米，對于波長較長的射電波段分辨率仍然很低。因此就提出了使用兩架射電望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成的射電干涉儀。對射電干涉儀來說，兩個天線的最大間距越大分辨率越高。另外，在天線的直徑或者兩天線的間距一定時，接收的無線電波長越短分辨率越高。擁有高靈敏度。高分辨率的射電望遠(yuǎn)鏡，才能讓我們在射電波段"看"到更遠(yuǎn)，更清晰的宇宙天體。
發(fā)展簡史
1931年，在美國新澤西州的貝爾實驗室里，負(fù)責(zé)專門搜索和鑒別電話干擾信號的美國美國無線電工程師卡爾·央斯基(Karl Guthe Jansky)發(fā)現(xiàn)：有一種每隔23小時56分04秒出現(xiàn)最大值的無線電干擾。經(jīng)過仔細(xì)分析，他在1932年發(fā)表的文章中斷言：這是來自銀河系中射電輻射。由此，央斯基開創(chuàng)了用射電波研究天體的新紀(jì)元。當(dāng)時他使用的是長30.5米、高3.66米的旋轉(zhuǎn)天線陣，在14.6米波長取得了30度寬的“扇形”方向束。此后，射電望遠(yuǎn)鏡的歷史便是不斷提高分辨率和靈敏度的歷史。
自從央斯基宣布接收到銀河系的射電信號后，美國人G·雷伯潛心試制射電望遠(yuǎn)鏡，終于在1937年制造成功。這是一架在第二次世界大戰(zhàn)以前全世界獨(dú)一無二的拋物面型射電望遠(yuǎn)鏡。它的拋物面天線直徑為9.45米，在1.87米波長取得了12度的“鉛筆形”方向束，測到了太陽以及其它一些天體發(fā)出的無線電波。1939年，G·雷伯接收到了來自銀河系中心的無線電波，并且根據(jù)觀測結(jié)果繪制了第一張射電天圖。射電天文學(xué)從此誕生。雷伯使用的這架天線是世界上第一架專門用于天文觀測的射電望遠(yuǎn)鏡，雷伯也被稱為是拋物面型射電望遠(yuǎn)鏡的首創(chuàng)者。
1946年﹐英國曼徹斯特大學(xué)開始建造直徑66.5米的固定拋物面射電望遠(yuǎn)鏡﹐1955年建成當(dāng)時世界上最大的76米直徑的可轉(zhuǎn)拋物面射電望遠(yuǎn)鏡。與此同時﹐澳﹑美﹑蘇﹑法﹑荷等國也競相建造大小不同和形式各異的早期射電望遠(yuǎn)鏡。除了一些直徑在10米以下﹑主要用于觀測太陽的設(shè)備外﹐還出現(xiàn)了一些直徑20～30米的拋物面望遠(yuǎn)鏡﹐發(fā)展了早期的射電干涉儀和綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡。六十年代以來﹐相繼建成的有美國國立射電天文臺的42.7米﹑加拿大的45.8米﹑澳大利亞的64米全可轉(zhuǎn)拋物面﹑美國的直徑 305米固定球面﹑工作于厘米和分米波段的射電望遠(yuǎn)鏡（見固定球面射電望遠(yuǎn)鏡）以及一批直徑10米左右的毫米波射電望遠(yuǎn)鏡。因為可轉(zhuǎn)拋物面天線造價昂貴﹐固定或半固定孔徑形狀（包括拋物面﹑球面﹑拋物柱面﹑拋物面截帶）的天線的技術(shù)得到發(fā)展﹐從而建成了更多的干涉儀和十字陣（見米爾斯十字）。
1960年，英國劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室的馬丁·賴爾（Ryle）利用干涉的原理，發(fā)明了綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，大大提高了射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率。其基本原理是：用相隔兩地的兩架射電望遠(yuǎn)鏡接收同一天體的無線電波，兩束波進(jìn)行干涉，其等效分辨率最高可以等同于一架口徑相當(dāng)于兩地之間距離的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。賴爾因為此項發(fā)明獲得1974年諾貝爾物理學(xué)獎。
射電天文技術(shù)最初的起步和發(fā)展得益于二戰(zhàn)后大批退役雷達(dá)的"軍轉(zhuǎn)民用"。射電望遠(yuǎn)鏡和雷達(dá)的工作方式不同，雷達(dá)是先發(fā)射無線電波再接收物體反射的回波，射電望遠(yuǎn)鏡只是被動地接收天體發(fā)射的無線電波.。20世紀(jì)50、60年代，隨著射電技術(shù)的發(fā)展和提高，人們研究成功了射電干涉儀，甚長基線干涉儀，綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡等新型的射電望遠(yuǎn)鏡射電干涉技術(shù)使人們能更有效地從噪音中提取有用的信號；甚長基線干涉儀通常是相距上千公里的。幾臺射電望遠(yuǎn)鏡作干涉儀方式的觀測，極大地提高了分辨率。六十年代末至七十年代初﹐不僅建成了一批技術(shù)上成熟﹑有很高靈敏度和分辨率的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡﹐還發(fā)明了有極高分辨率的甚長基線干涉儀這種所謂現(xiàn)代射電望遠(yuǎn)鏡。另一方面還在計算技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)了經(jīng)典射電望遠(yuǎn)鏡天線的設(shè)計﹐建成直徑100米的大型精密可跟蹤拋物面射電望遠(yuǎn)鏡（德意志聯(lián)邦共和國波恩附近。
上世紀(jì)80年代以來，歐洲的VLBI網(wǎng)﹑美國的VLBA陣﹑日本的空間VLBI相繼投入使用，這是新一代射電望遠(yuǎn)鏡的代表，它們的靈敏度﹑分辨率和觀測波段上都大大超過了以往的望遠(yuǎn)鏡。其中，美國的超常基線陣列（VLBA）由10個拋物天線組成，橫跨從夏威夷到圣科洛伊克斯8000千米的距離，其精度是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的500倍，是人眼的60萬倍。它所達(dá)到的分辨率相當(dāng)讓一個人站在紐約看洛杉磯的報紙。
21世紀(jì)后，射電的分辨率高于其它波段幾千倍，能更清晰地揭示射電天體的內(nèi)核；綜合孔徑技術(shù)的研制成功使射電望遠(yuǎn)鏡具備了方便的成像能力，綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)于工作在射電波段的照相機(jī)。為了更加清晰的接受到宇宙的信號，科學(xué)家們建議把射電望遠(yuǎn)鏡搬到太空。
2015年02月10日，科學(xué)家正計劃從地球向宇宙發(fā)射信息，希望主動與太陽系其他生命取得聯(lián)系，獲取它們的信號。天文學(xué)家將通過射電望遠(yuǎn)鏡把信號發(fā)射到數(shù)百個遙遠(yuǎn)的星系，希望獲得開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。
這個計劃由加利福尼亞州“地外智能生物搜索研究所”科學(xué)家負(fù)責(zé)。他們認(rèn)為這個計劃是人類太空探索的重要一步。如果計劃進(jìn)展順利，距地球20光年的太空區(qū)域?qū)⑹盏竭@些信息。
2021年1月4日，被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）將于2021年4月1日正式對全球科學(xué)界開放，征集來自全球科學(xué)家的觀測申請。
分類
根據(jù)天線總體結(jié)構(gòu)的不同，射電望遠(yuǎn)鏡按設(shè)計要求可以分為連續(xù)和非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡兩大類。
連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡
主要代表是采用單盤拋物面天線的經(jīng)典式射電望遠(yuǎn)鏡。按機(jī)械裝置和驅(qū)動方式，連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡（它通常又是非連續(xù)孔徑的基本單元）還可分為三種類型。
全可轉(zhuǎn)型或可跟蹤型
部分可轉(zhuǎn)型
固定型
射電觀測在很寬的頻率范圍進(jìn)行，檢測和信息處理的射電技術(shù)又遠(yuǎn)較光學(xué)波段靈活多樣，所以射電望遠(yuǎn)鏡種類繁多，還可以根據(jù)其他準(zhǔn)則分類：諸如按接收天線的形狀可分為拋物面﹑拋物柱面﹑球面﹑拋物面截帶﹑喇叭﹑螺旋﹑行波﹑偶極天線等射電望遠(yuǎn)鏡；按方向束形狀可分為鉛筆束﹑扇束﹑多束等射電望遠(yuǎn)鏡；按工作類型可分為全功率﹑掃頻﹑快速成像等類射電望遠(yuǎn)鏡；按觀測目的可分為測繪﹑定位﹑定標(biāo)﹑偏振﹑頻譜﹑日象等射電望遠(yuǎn)鏡。關(guān)于非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，主要是各類射電干涉儀。
非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡
以干涉技術(shù)為基礎(chǔ)的各種組合天線系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代產(chǎn)生了兩種新型的非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡——甚長基線干涉儀和綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，前者具有極高的空間分辨率，后者能獲得清晰的射電圖像。世界上最大的可跟蹤型經(jīng)典式射電望遠(yuǎn)鏡其拋物面天線直徑長達(dá)100米，安裝在德國馬克斯·普朗克射電天文研究所；世界上最大的非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡是甚大天線陣，安裝在美國國立射電天文臺。
為了觀測弱射電源的需要，射電望遠(yuǎn)鏡必須有較大孔徑，并能對射電目標(biāo)進(jìn)行長時間的跟蹤或掃描。此外，還必須綜合考慮設(shè)備的造價和工藝上的現(xiàn)實性。
特點(diǎn)優(yōu)勢
射電望遠(yuǎn)鏡與光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，它既沒有高高豎起的望遠(yuǎn)鏡鏡簡，也沒有物鏡，目鏡，它由天線和接收系統(tǒng)兩大部分組成。
巨大的天線是射電望遠(yuǎn)鏡最顯著的標(biāo)志，它的種類很多，有拋物面天線，球面天線，半波偶極子天線，螺旋天線等。最常用的是拋物面天線。天線對射電望遠(yuǎn)鏡來說，就好比是它的眼睛，它的作用相當(dāng)于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中的物鏡。它要把微弱的宇宙無線電信號收集起來，然后通過一根特制的管子（波導(dǎo)）把收集到的信號傳送到接收機(jī)中去放大。接收系統(tǒng)的工作原理和普通收音機(jī)差不多，但它具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性。接收系統(tǒng)將信號放大，從噪音中分離出有用的信號，并傳給后端的計算機(jī)記錄下來。記錄的結(jié)果為許多彎曲的曲線，天文學(xué)家分析這些曲線，得到天體送來的各種宇宙信息。
觀測網(wǎng)絡(luò)
三國天文學(xué)界在各自獨(dú)立開發(fā)的射電天體探測網(wǎng)基礎(chǔ)上，整合了東亞地區(qū)直徑約6000公里范圍內(nèi)19臺射電天文望遠(yuǎn)鏡，覆蓋了從日本小笠原、北海道至中國烏魯木齊、昆明的廣闊地域，成為世界上最龐大的射電天文觀測網(wǎng)絡(luò)。如果配合日本“月亮女神”繞月衛(wèi)星上搭載的觀天設(shè)備，這個望遠(yuǎn)鏡陣的直徑將會擴(kuò)展到2．4萬公里。
東亞甚長基線干涉測量（VLBI）觀測計劃中方科學(xué)家、中國科學(xué)院上海天文臺研究員沈志強(qiáng)31日說：“中國天文學(xué)家經(jīng)過30多年努力建成的VLBI網(wǎng)，對國際上射電天文學(xué)的研究，做出了很大的貢獻(xiàn)。我們還成功地將VLBI技術(shù)用于中國首顆繞月衛(wèi)星的測軌工作，已取得巨大成功。”
甚長基線干涉測量是國際天文學(xué)界使用的一項高分辨率、高測量精度的觀測技術(shù)，用于天體的精確定位和精細(xì)結(jié)構(gòu)研究。一個完整的VLBI觀測系統(tǒng)通常由兩個以上射電望遠(yuǎn)鏡觀測站和一個數(shù)據(jù)處理中心組成。中科院VLBI觀測系統(tǒng)由上海25米直徑、北京50米直徑、昆明40米直徑和烏魯木齊25米直徑等4臺射電天文望遠(yuǎn)鏡，以及上海數(shù)據(jù)處理中心組成。
沈志強(qiáng)說，各觀測站同時跟蹤觀測同一目標(biāo)，并將觀測數(shù)據(jù)記錄或?qū)崟r傳送到數(shù)據(jù)處理中心，計算機(jī)依靠這些觀測值計算得出目標(biāo)天體的精確位置。
中國VLBI網(wǎng)三周前剛進(jìn)行了一次遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、海量存儲、數(shù)據(jù)處理實驗，利用高速互聯(lián)網(wǎng)將VLBI觀測數(shù)據(jù)，實時傳送到數(shù)據(jù)處理中心并進(jìn)行實時相關(guān)處理，以取代傳統(tǒng)的VLBI數(shù)據(jù)郵寄方式。半個月前，包括上海和烏魯木齊兩個觀測站在內(nèi)的世界17個射電望遠(yuǎn)鏡觀測站進(jìn)行的實時接力觀測演示，也獲得成功。
東亞VLBI觀測網(wǎng)的主要工作將是完善日本射電天體探測計劃正在繪制的銀河系圖。日本科學(xué)家相信，由12臺望遠(yuǎn)鏡組成的日本射電天體觀測網(wǎng)，加上中國的4臺望遠(yuǎn)鏡以及韓國剛建成的3臺21米口徑望遠(yuǎn)鏡，恒星定位的精度將成倍提高。
“這一獨(dú)特的工作將幫助我們獲得關(guān)于星系結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)。”日本國立天文臺電波天文學(xué)教授小林秀行在接受新華社記者采訪時說。
韓國和日本科學(xué)家正在開發(fā)一種特制的計算機(jī)，用于整合海量的觀測數(shù)據(jù)，這套計算設(shè)備，計劃于在韓國首爾投入使用。科學(xué)家預(yù)計，東亞VLBI觀測計劃將于2010年全面展開。
典型項目
上海佘山65m口徑可轉(zhuǎn)動射電天文望遠(yuǎn)鏡
2012年3月，65米口徑可轉(zhuǎn)動射電天文望遠(yuǎn)鏡工程在上海佘山腳下緊張施工，這將是亞洲最大的該類型射電望遠(yuǎn)鏡，總體性能在國際上處于第四位。據(jù)介紹，這臺望遠(yuǎn)鏡屬于中國科學(xué)院和上海市政府重大合作項目，已于2012年10月28日在滬啟動。
性能參數(shù)
據(jù)了解，這臺65米的射電望遠(yuǎn)鏡是中國科學(xué)院和上海市人民政府于2008年10月底聯(lián)合立項的重大合作項目。其接收范圍覆蓋8個波段，總體性能列全球第四。
這臺65米的射電天文望遠(yuǎn)鏡如同一只靈敏的耳朵，能仔細(xì)辨別來自宇宙的射電信號。它覆蓋了從最長21厘米到最短7毫米的8個接收波段，涵蓋了開展射電天文觀測的厘米波波段和長毫米波波段，是中國目前口徑最大、波段最全的一臺全方位可動的高性能的射電望遠(yuǎn)鏡，總體性能僅次于美國的110米射電望遠(yuǎn)鏡、德國的100米射電望遠(yuǎn)鏡和意大利的64米射電望遠(yuǎn)鏡。
望遠(yuǎn)鏡采用的修正型卡塞格倫天線能在方位和俯仰兩個方向轉(zhuǎn)動，下方軌道上有6組共12個輪子驅(qū)動天線的方位轉(zhuǎn)動，上方的俯仰大齒輪控制天線的俯仰運(yùn)動，這使得望遠(yuǎn)鏡可以以高精度指向需要觀測的天體和航天器，其最高指向精度優(yōu)于3角秒。
望遠(yuǎn)鏡的主反射面面積為3780平方米（相當(dāng)于9個標(biāo)準(zhǔn)籃球場），由14圈共1008塊高精度實面板拼裝成，每塊面板單元精度達(dá)到0.1毫米，代表了國內(nèi)大尺度高精度面板設(shè)計與制造技術(shù)的最高水平。
主反射面的安裝則采用了國內(nèi)首創(chuàng)的主動面技術(shù)，在面板與天線背架結(jié)構(gòu)的連接處安裝有1104臺高精度促動器，用以補(bǔ)償跟蹤觀測時重力引起的反射面變形，提高高頻觀測的天線接收效率。促動器的單位精度可達(dá)15微米，即一根頭發(fā)絲直徑的一半左右。
望遠(yuǎn)鏡坐落的軌道由無縫焊接技術(shù)全焊接而成。這是國內(nèi)首次采用全軌道焊接技術(shù)，解決了軌道焊接變形等多項技術(shù)難題。
首個信號-距地球3.7萬光年
養(yǎng)在佘山“深閨”數(shù)年的一位探索宇宙奧秘的世界級“高手”，昨天正式“出山”。不必受限于天氣的好壞，憑借它多個波段的“耳朵”，這座亞洲最大、總體性能世界第四的大型射電望遠(yuǎn)鏡，可以靈敏地“傾聽”來自宇宙深處各類天體發(fā)出的射電信號，進(jìn)而展開測量和研究。
昨天下午，該望遠(yuǎn)鏡接收到了首個信號，它來自距離地球3萬7千光年的區(qū)域。
口徑可轉(zhuǎn)動射電天文望遠(yuǎn)鏡
為了爭取國際最大規(guī)模的射電望遠(yuǎn)鏡合作計劃來華，中國正在貴州省“筑巢引鳳”，建設(shè)全球最大的射電望遠(yuǎn)鏡。這是中國2007年批準(zhǔn)立項的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）項目，日前已經(jīng)在貴州省開始基建，項目總投資6.27億元，建設(shè)期5年半，已于2011年3月正式開工建設(shè)，預(yù)計于2016年9月建成。建成之后不僅將成為世界第一大單口徑天文望遠(yuǎn)鏡，并將在未來20年至30年內(nèi)保持世界領(lǐng)先地位。
中科院院士、原國際天文學(xué)聯(lián)合會副主席葉叔華表示，F(xiàn)AST最大的技術(shù)成就是解決了球面鏡隨時變拋面鏡這一難點(diǎn)，中國是世界上首個掌握該技術(shù)的國家。選擇貴州省，是因為要做一平方公里大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，估計要有30個望遠(yuǎn)鏡拼在一起。中國貴州有很多巨大的山谷，足可以放這樣一個望遠(yuǎn)鏡。
科學(xué)家們自1994年提出項目建設(shè)規(guī)劃后，就苦苦搜尋、反復(fù)論證近10年，才確認(rèn)大射電望遠(yuǎn)鏡FAST探測基地落戶在貴州省平塘縣一片名為大窩凼的喀斯特洼地。“大窩凼不僅具有一個天然的洼地可以架設(shè)望遠(yuǎn)鏡，而且喀斯特地質(zhì)條件可以保障雨水向地下滲透，而不在表面淤積，腐蝕和損壞望遠(yuǎn)鏡”，F(xiàn)AST工程辦公室副主任張海燕說。這里是喀斯特地貌所特有的一大片漏斗天坑群——它就像一個天然的“巨碗”，剛好盛起望遠(yuǎn)鏡如30個足球場面積大的巨型反射面，望遠(yuǎn)鏡建成后，將會填滿這個山谷。
由于望遠(yuǎn)鏡坐落于“大窩凼”凹坑內(nèi)，所以非常適合觀測。另外，大射電望遠(yuǎn)鏡的觀測雖然不受天氣陰晴影響，但在選址中對無線電環(huán)境要求很高。調(diào)頻電臺、電視、手機(jī)以及其他無線電數(shù)據(jù)的傳輸都會對射電望遠(yuǎn)鏡的觀測造成干擾，就好像在交頭接耳的會議上無法聽清發(fā)言者講話一樣。大射電望遠(yuǎn)鏡項目要求，臺址半徑5公里之內(nèi)必須保持寧靜，電磁環(huán)境不受干擾。
張海燕說，大窩凼附近沒有集鎮(zhèn)和工廠，在5公里半徑之內(nèi)沒有一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，25公里半徑之內(nèi)只有一個縣城，是最為理想的選址。有了FAST，邊遠(yuǎn)閉塞的喀斯特山區(qū)將變成世人矚目的國際天文學(xué)術(shù)中心，成為把貴州展現(xiàn)給世界的新窗口。
中國為建超級天文望遠(yuǎn)鏡，將搬遷近萬名當(dāng)?shù)鼐用瘛Ｖ袊俜綀蟮勒f，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)著手搬遷事宜，提出對搬遷居民經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償和住房幫助。報道透露，貴州省水庫和生態(tài)移民局按照每人1.2萬元標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)助；貴州省民宗委按照每戶1萬元標(biāo)準(zhǔn)對少數(shù)民族住房困難戶進(jìn)行補(bǔ)助。
7月3日，位于中國貴州省內(nèi)的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），順利安裝最后一塊反射面單元，標(biāo)志著FAST主體工程完工，進(jìn)入測試調(diào)試階段。FAST主動反射面由4450塊反射面板單元組成，面積約25萬平米，近30個標(biāo)準(zhǔn)足球場大小，用于反射無線電波。據(jù)介紹，F(xiàn)AST旨在實現(xiàn)大天區(qū)面積、高精度的天文觀測，其科學(xué)目標(biāo)包括巡視宇宙中的中性氫、觀測脈沖星、探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號等，其應(yīng)用目標(biāo)是在日地環(huán)境研究、搜尋地外文明、國防建設(shè)和國家安全等國家重大需求方面發(fā)揮作用。
其他項目
當(dāng)代先進(jìn)射電望遠(yuǎn)鏡有：以德意志聯(lián)邦共和國100米望遠(yuǎn)鏡為代表的大﹑中型厘米波可跟蹤拋物面射電望遠(yuǎn)鏡；以美國國立射電天文臺﹑瑞典翁薩拉天文臺和日本東京天文臺的設(shè)備為代表的毫米波射電望遠(yuǎn)鏡；以即將完成的美國甚大天線陣。
重要功能
探測遙遠(yuǎn)的“地外文明”
這座巨大的望遠(yuǎn)鏡外形與衛(wèi)星天線相似，單口徑500米，猶如一只巨大的“天眼”，將探測遙遠(yuǎn)、神秘的“地外文明”。千百年來人類大多是通過可見光波段觀測宇宙。事實上，天體的輻射覆蓋整個電磁波段，而可見光只是其中人類可以感知的一部分。
該射電望遠(yuǎn)鏡可以用來監(jiān)聽外太空的宇宙射電波，其中包括可能來自其他智能生命的“人工電波”；在電力充足的條件下，這只巨大的“天眼”還能發(fā)送電波信號，幾萬光年遠(yuǎn)的“外星朋友”將有可能收到來自中國的問候。
可尋找第一代誕生的天體
其能用一年時間發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律。而且無需依賴模型精確測定黑洞質(zhì)量就可以有希望發(fā)現(xiàn)奇異星和夸克星物質(zhì)；可以通過精確測定脈沖星到達(dá)時間來檢測引力波；還可能發(fā)現(xiàn)高紅移的巨脈澤星系，實現(xiàn)銀河系外第一個甲醇超脈澤的觀測突破。
FAST還將把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊數(shù)據(jù)下行速率提高100倍。脈沖星計時陣，為自主導(dǎo)航這一前瞻性研究制作脈沖星鐘。
同時，可以進(jìn)行高分辨率微波巡視，以1Hz的分辨率診斷識別微弱的空間訊號，作為被動戰(zhàn)略雷達(dá)為國家安全服務(wù)。還可跟蹤探測日冕物質(zhì)拋射事件，服務(wù)于太空天氣預(yù)報。
帶動中國制造技術(shù)發(fā)展
FAST研究涉及了眾多高科技領(lǐng)域，如天線制造、高精度定位與測量、高品質(zhì)無線電接收機(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、公里范圍高精度動態(tài)測量、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)驗將對中國制造技術(shù)向信息化、極限化和綠色化的方向發(fā)展產(chǎn)生影響。
65米射電望遠(yuǎn)鏡作為我國乃至世界上一臺主干觀測設(shè)備，將在射電天文、天文地球動力學(xué)和空間科學(xué)等多個領(lǐng)域中取得一流的科學(xué)成果，將執(zhí)行探月工程三期的VLBI測定軌和定位任務(wù)，以及我國未來月球和火星探測等各項深空探測任務(wù)，同時用于射電天文觀測等多項科學(xué)研究。它作為一個單元參加中國VLBI網(wǎng)，將使其靈敏度提高42%。參加歐洲VLBI網(wǎng)，將使其靈敏度提高15%—35%。作為東亞VLBI網(wǎng)中口徑最大的天線，它將起到主導(dǎo)作用。此外，該望遠(yuǎn)鏡將進(jìn)一步提升我國深空測定軌能力，為嫦娥探月工程和更長遠(yuǎn)的深空探測等國家重大戰(zhàn)略需求服務(wù)。
未來展望
把造價和效能結(jié)合起來考慮，今后直徑100米那樣的大射電望遠(yuǎn)鏡大概只能有少量增加，而單個中等孔徑厘米波射電望遠(yuǎn)鏡的用途越來越少。主要單拋物面天線將更普遍地并入或擴(kuò)大為甚長基線﹑連線干涉儀和綜合孔徑系統(tǒng)工作。隨著設(shè)計﹑工藝和校準(zhǔn)技術(shù)的改進(jìn)﹐將會有更多﹑更精密的毫米波望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)。綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡會得到發(fā)展以期獲得更大的空間﹑時間和頻率覆蓋。甚長基線干涉系統(tǒng)除了增加數(shù)量外，預(yù)期最終將能利用定點(diǎn)衛(wèi)星實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理，把綜合孔徑技術(shù)同甚長基線獨(dú)立本振干涉儀技術(shù)結(jié)合起來的甚長基線干涉儀網(wǎng)和干涉儀陣的試驗，很可能孕育出新一代的射電望遠(yuǎn)鏡。
您見過口徑達(dá)到500米，“塞滿”整個山谷的望遠(yuǎn)鏡嗎？這就是世界上最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——已于2008年12月底在我國正式開工建設(shè)的、相當(dāng)于30個足球場大的FAST望遠(yuǎn)鏡。
FAST設(shè)計綜合體現(xiàn)了我國高技術(shù)創(chuàng)新能力，代表了我國天文科學(xué)領(lǐng)域先進(jìn)水平，并將在未來20年至30年內(nèi)保持世界領(lǐng)先地位。
射電望遠(yuǎn)鏡搜尋外星人的巨無霸
記者：我們知道天文望遠(yuǎn)鏡是非常重要的，通過它，科學(xué)家可以獲取大量的天文信息，目前我國正在建造世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡，請問南老師，這種射電望遠(yuǎn)鏡是用來做什么的？
南仁東：在眾多的用途中，也許公眾比較感興趣的領(lǐng)域是用來搜尋地外文明。地球之外的眾多星體中是否還有高等文明的存在，是所有人都想知道的，也是在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的情況下，擺在科學(xué)家面前的一個重大的課題。
那么，探尋有無高等文明的存在靠什么？我們知道，天體之間的距離是非常遙遠(yuǎn)的，人馬座的比鄰星是除太陽外離地球最近的一顆恒星，距離地球4.27光年，所以我們不可能發(fā)射一種能夠直接到達(dá)的探測器去探索它們。
而現(xiàn)代電子技術(shù)、無線電通信、計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為天文學(xué)家們搜尋地外文明提供了一種好辦法——利用射電波即無線電波尋找地外文明。一旦在遙遠(yuǎn)的某個恒星上有理性社會及文明存在的話，他們的活動所產(chǎn)生的無線電波（電磁波的一種）就會自覺不自覺地向外發(fā)送，并很可能會傳到地球。如果我們在地球上建立了這種電磁波的接收裝置，就可能接收到外星射電波，從而獲得地外文明存在的信息。
記者：這確實令人興奮。那么我國這個名為FAST的、世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡將會在搜尋地外文明中起到重要作用？
南仁東：是的，F(xiàn)AST是球面狀的、孔徑達(dá)500米的射電望遠(yuǎn)鏡，即Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope的英文縮略字頭，建成之后將成為世界最大射電望遠(yuǎn)鏡，成為搜尋地外文明最有效的利器。由于星球間的距離太遠(yuǎn)，電磁波信息會混雜在宇宙空間的各種輻射波中，以至于到達(dá)地球以后都將非常的弱（除非信號是定向發(fā)送給我們的），微弱的信號可能如同夾雜在雷聲中的蟬鳴，如果接收設(shè)備不先進(jìn)的話，很容易遺漏或難以分辨。所以，天文學(xué)家需要一個巨大的“耳朵”，這就是巨型射電望遠(yuǎn)鏡，它可以收集極遙遠(yuǎn)的物體資料，而搜尋地外文明是射電望遠(yuǎn)鏡的重要任務(wù)之一。
9月30日，隨著長度3.5千米的10千伏高壓線纜通過耐壓測試、變電站設(shè)備調(diào)試完成，中科院國家天文臺500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡稱FAST）項目綜合布線工程完成，具備供電條件，這標(biāo)志著“天眼”的神經(jīng)系統(tǒng)已經(jīng)成型，F(xiàn)AST工程進(jìn)入最后的沖刺階段。
世界上著名射電望遠(yuǎn)鏡
- 位于美國新墨西哥州沙漠中的甚大天線陣（VLA），由27面架設(shè)在鐵軌上的口徑25米的天線組成，排列成Y字形。
- 阿塔卡瑪大型毫米波天線陣。（ALMA）
- 日本的VSOP，利用日本HALCA衛(wèi)星攜帶的8米射電望遠(yuǎn)鏡與地面上的射電望遠(yuǎn)鏡組成干涉儀。
- 德國的埃菲爾斯伯格射電望遠(yuǎn)鏡，口徑100米。
- 位于美國西弗吉尼亞州坡卡洪塔縣綠岸的綠堤望遠(yuǎn)鏡，天線尺寸為100米x110米。
- 中國上海佘山天文臺的65米射電望遠(yuǎn)鏡。
- 中國北京市密云縣密云水庫北岸國家天文臺，50米口徑射電望遠(yuǎn)鏡。
- 中國貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩氹洼地的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）
- 日本野邊山宇宙電波觀測所的45米射電望遠(yuǎn)鏡和野邊山毫米波陣列。
- 位于法國南賽Nan?ay觀測站，1964年建成。
- 籌建中的平方千米陣。（SKA）
參考資料
[1]
“中國天眼”射電望遠(yuǎn)鏡4月1日正式對全球科學(xué)界開放_科技湃_澎湃新聞-The Paper · 澎湃新聞-The Paper[引用日期2021-01-04]
[2]
非洲將建首座毫米波段射電望遠(yuǎn)鏡 · 光明網(wǎng)[引用日期2022-02-07]
[3]
全球規(guī)模最大！稻城太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡主體完工 ? · 今日頭條-四川觀察[引用日期2022-11-13]
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