為何在深山里建中國“天眼”？ 專家解密三大創(chuàng)新點(diǎn)

　　中國“天眼”。代傳付攝 平塘縣外宣辦供圖

中新網(wǎng)黔南11月5日電(記者 宋宇晟)有著超級(jí)“天眼”之稱的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)9月在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣的喀斯特洼坑中落成。中科院國家天文臺(tái)臺(tái)長嚴(yán)俊曾公開表示，“利用天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址，洼坑內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成冠狀主動(dòng)反射面，采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)接收機(jī)高精度定位，這是中國‘天眼’的三大自主創(chuàng)新”。今日，F(xiàn)AST總工藝師王啟明向媒體解密了中國“天眼”的三大創(chuàng)新點(diǎn)。

第一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是“利用天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址”。王啟明一句話就說中了不少人心中的疑問。“大家可能會(huì)覺得，為什么我們要做深山里做‘天眼’，是不是在其他地方挖一個(gè)坑也可以。”

他解釋稱，“但如果是人工挖的坑，一下雨就變成水庫了”。

FAST項(xiàng)目選址科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人宋建波也曾在接受媒體采訪時(shí)表示，山體里的水系統(tǒng)對(duì)望遠(yuǎn)鏡的“人身安全”意義重大，一旦“窩”底的排水系統(tǒng)堵塞，山體中的水將無法流入地下暗河，望遠(yuǎn)鏡就有被淹沒的危險(xiǎn)。

　　500米口徑大射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)地——克度大窩凼。平塘縣外宣辦供圖

記者查閱平塘縣人民政府網(wǎng)站，雖然中國“天眼”所處的平塘縣雨量充沛，但當(dāng)?shù)氐目λ固氐孛睬∏【邆鋷r石透水性。王啟明表示，此處的天然喀斯特地貌正利于排水，雖然貴州黔南雨水豐沛，但這里下雨一般不會(huì)存水。

在FAST之前，世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡是美國的阿雷西博(Arecibo)300米口徑射電望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡是固定望遠(yuǎn)鏡，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，只能通過改變天線潰源的位置掃描天空中的一個(gè)約20°的帶狀區(qū)域，而FAST的球冠張角達(dá)到110°-120°。

FAST的反射面系統(tǒng)由支撐塔、索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和反射面面板等部分組成。王啟明曾表示，F(xiàn)AST工程的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以隨著天體的移動(dòng)變化，帶動(dòng)索網(wǎng)上的4450個(gè)反射單元，在射電源方向形成300米口徑瞬時(shí)拋物面，從而極大地提升觀測效率。而主動(dòng)反射面讓“中國天眼”擁有更廣的觀測范圍。“結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜了，但是我們輕量化了，所以成本大大降低了。”他說。

　　中國“天眼”夜景。平塘縣外宣辦供圖

饋源艙是FAST接收和回傳信號(hào)的最核心部件，整個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的反射面所接收到的全部宇宙信號(hào)，都靠它來收集。中國“天眼”在該核心部件中也進(jìn)行了創(chuàng)新。

建造于上世紀(jì)60年代的美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的饋源平臺(tái)重達(dá)1000多噸，幾乎等于用固定軌道把平臺(tái)架設(shè)在半空，這樣的設(shè)計(jì)有利于饋源的定位，卻縮小了觀測角度。

王啟明說：“如果我們按照阿雷西博的方案，我們500米望遠(yuǎn)鏡，饋源平臺(tái)重量至少會(huì)達(dá)到幾千噸。這樣重的大家伙掛在空中，成本相當(dāng)大了。”他表示，中國“天眼”采取了輕型索支撐饋源平臺(tái)方案，把饋源艙減重到30噸。

國家天文臺(tái)副臺(tái)長鄭曉年也曾對(duì)媒體表示，中國“天眼”覆蓋天頂角是美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的兩倍，并通過并聯(lián)機(jī)器人二級(jí)調(diào)整，最終在降低建造成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)高精度定位。

王啟明還透露，中國“天眼”中還有很多是有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，而這些“都由國內(nèi)頂級(jí)企業(yè)建造完成”。(完)