珠江科学大讲堂讲述“中国天眼”奥秘
2024-04-22 20:45:16

信息时报讯 (记者 成小珍 通讯员 粤爱科)4月21日,第121期珠江科学大讲堂在粤港澳大湾区(广东)人才港举行。中国科学院国家天文台FAST运行和发展中心研究员、博士生导师姚蕊带来《中国天眼与南仁东》科普主题演讲,讲述“中国天眼”的奥秘。据统计,FAST望远镜年观测时间超过5000小时,新脉冲星数量超过900颗,已进入收获丰硕成果的阶段。

姚蕊带来《中国天眼与南仁东》科普主题演讲。通讯员 供图

      “肉眼所见的宇宙,只是可见光频段的一部分,宇宙发出的频段远超我们所见。射电频段是在地球上最适合观测的频段,无线电波能够穿过云层到达地球,提供观测宇宙的窗口。射电频段的频段范围很宽,能让我们了解不同的宇宙面貌。”姚蕊说。

1932年,卡尔·央斯基通过实验室设置的天线,偶然捕捉到来自宇宙天体发射的信号,这一重要发现揭开了射电天文学的序幕。过去,中国没有属于自己观测射电天文的设备,天文学家南仁东提出要在中国建设FAST工程。1994年,他回国组建团队,开始了“建锅之旅”。

FAST工程即“500米口径球冠状主动反射球面射电望远镜”,是中国科学院国家天文台主导建设的国家重大科技基础设施项目。它坐落于贵州省平塘县,是目前全球最大且最灵敏的射电望远镜,拥有我国自主知识产权。“虽然说是FAST,但建造过程不快,从1994年提出到2016年建成,整整花费22年。”姚蕊说,通过综合考虑电子环境、地貌的结实程度、气候等因素,最终选择了贵州黔南州作为FAST望远镜的建造地点。

第121期珠江科学大讲堂。通讯员 供图

美国有世界上第二大的单面口径射电望远镜Arecibo(阿雷西博望远镜),姚蕊说,尽管Arecibo直径达305米,仍面临着信号损失和观测范围的限制。而南仁东团队通过计算,巧妙地解决了望远镜材料的强度极限和结构稳定性的问题,使用望远镜中间部分形成有效抛物面,将300米范围之内全部的信号进行汇聚。FAST望远镜的灵敏度不仅是Arecibo(阿雷西博望远镜)的3倍,更是其他射电望远镜的10倍以上。

FAST望远镜组建的灵魂,是它底下的柔性索网,通过6000多根索网编织成的网兜,配合斜拉索的作用,使得整个网兜能够变形,将球面转变为抛物面,从而有效反射无线电波信号。其中,反射面板由铝合金制成,轻薄且透光,打孔设计不仅减轻了重量,还确保了植被生长和水土平衡。

姚蕊说,FAST望远镜于2016年建成,2017年发现两颗脉冲星并得到验证,确认了其观测能力。此后,更多脉冲星得以观测,并于2020年通过国家验收,成立了运行和发展中心,负责观测管理和维护工作。2021年3月,FAST望远镜正式向全世界开放,每年设有申请季和观测季。

本次活动由广州市科技局主办,广东科学中心、羊城晚报社联合承办,黔南州科学技术局大力支持。讲座结束后,还进行了一个特别的颁奖仪式。姚蕊和广州市科技局、黔南州科技局的代表们,向一批对FAST充满奇思妙想的学生颁奖。

2023年,为进一步深化东西部科技协作,让中、小学生认识和了解“中国天眼”,广州市科技局联合黔南州科技局开展了2023年“你好,FAST”征集活动,围绕FAST建设历程、科学研究、运行维护等,向广州市中、小学生征集FAST相关科学问题、神奇想法或心中疑惑。活动共征集到378名学生提交的239份报名表。经专家评审,评选出优秀问题26个,分别由44名学生提出。