南极|比中国天眼更强大?投资151亿,世界最大射电望远镜正式开建


南极|比中国天眼更强大?投资151亿,世界最大射电望远镜正式开建
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综述
就现实的情况看来 , 人类科学技术的发展水平与我们的认知范围是呈正相关的 , 技术越是向前推进 , 我们能对未知领域的把握就更多一分 。 从分子到原子再到夸克 , 科学家对物质结构的认识不断发生突破 , 而在每一次新突破之前 , 我们都很难想象它会真的发生 , 这一切都要归功于技术的本身的飞跃 。
这一点在现代天文学当中也得到了很好的体现 , 宇宙之大 , 没有穷尽 , 但是这不并不能阻挡人类想要探索它的欲望 。
为了能够观测到更大更远的太空 , 我们的各种仪器设备也在不断升级进化 , 比起它们所呈现的宇宙 , 人的肉眼能够看到的世界实在是太有限了 , 从中国天眼FAST到世界上最大的射电望远镜SKA , 它们正在代替人类将目光伸向更遥远的空间 。
中国天眼
中国天眼FAST , 全称是500米口径球面射电望远镜 , 从2011年3月开始投建 , 花了近9年时间完工 , 目前已经投入运行 。 天眼作为当时国家重大科技基础设施建设项目 , 不管是在建设内容还是结构设计上 , 都投入了大量的人力 。
它的建设目标也很清晰 , 首先就是要在地面铺设反射面 , 口径要求达到500米 , 并且可以通过控制实现300米的抛物面 , 这个目标的复杂程度是非常之大的 , 加上施工地点位于贵州省黔南地区的喀斯特洼地 , 更是给工程增加了不少难度 。
【南极|比中国天眼更强大?投资151亿,世界最大射电望远镜正式开建】
其次 , 天眼要求建成一种轻型的馈源平台 , 能够在不与反射面进行刚性连接的条件下 , 达到较高精准度的远程监测 。 除此之外 , 天眼项目还包括许多其它的技术目标 , 比如各种接收机系统和终端设备的建设等等 。
如此复杂而庞大的望远镜项目 , 最终想要实现的观测目标是什么呢?简单说来 , 天眼想要做到的 , 其实也是世界上所有大型射电望远镜想要做到的 , 包括但不限于搜索中性氢物质 , 捕捉并观察脉冲星 , 获取更多关于星体演化与星系黑洞的信息等等 。
SKA阵列组合
天眼开始运行之后 , 已经获得了许多重要的天文观测成果 , 但是科学家们发现 , 它的观测能力仍然有限 , 距离最初想要实现的一系列观测目标还是有一定距离 。
不过在国际上 , 还有一些大型的射电望远镜建设项目早在几十年前就已经开始筹建 , 其中规模最大也是最受人期待的就是巨型射电望远镜阵列SKA , 它是由多个国家联合投资合作的天文项目 , 中国也参与到了其中 。
那么比起其它的射电望远镜 , SKA又有什么特别之处呢?首先 , 大多数常见的射电望远镜都是单口径的 , 而SKA是一个阵列组合 , 意思就是以多个独立的仪器设备之间联合作业的形式来进行观测 。
虽然每一台独立的望远镜本身的观测能力有限 , 在分辨率和接收能力上都没有特别出色的地方 , 但是在利用天线统一接收电波并进行调整之后 , 整个阵列组合中的设备之间的距离加起来就是最终的有效口径 , 比起天眼的500米 , 这个数字要大得多 。
总的来说 , SKA的设计让它成为了射电望远镜中的翘楚 , 无论是在灵敏度还是接收速率上 , 它都有着惊人的表现 。 我们都知道 , 哈勃太空望远镜是分辨率很高的一台设备了 , 但是SKA阵列组合能够达到的效果是它的50倍 , 可以想见 , 它在其它指标上也不会低于世界顶级的仪器 。
当然 , 如此厉害的一个项目需要的投入也是不会少的 , 从项目预估的结果来看 , SKA从投建到完成需要花费151亿人民币 , 虽然花费不菲 , 但是对于可能借此取得的观测成果 , 还是很值得的 。