FAST落户贵州 巡天遥看一千河
近2300年前,伟大的诗人屈原在惊世之作《天问》中发出他想象瑰奇的宇宙之思,“遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之?冥昭瞢暗,谁能极之?”
1958年7月1日,毛泽东在七律《送瘟神》中写下这两句名诗,“坐地日行八万里,巡天遥看一千河。”
2016年,中国天文史浓墨重彩的一笔在贵州大地上谱写,那就是500米口径球面射电望远镜将于7月竣工。
FAST是做什么用的?国家天文台的科学家这样介绍说,“它的研究涵盖广泛的天文学内容,从宇宙初始混浊、暗物质暗能量与大尺度结构,星系与银河系的演化,恒星类天体,到太阳系行星与邻近空间事件等的观测研究,它都具有非此莫属的竞争力。”
我们会找到更多能源矿产来满足生产需要吗?我们会发现另一个适合人类居住的星球吗?我们会发现外太空生命吗?FAST,在寻找上述答案的征途上迈出了重要一步。
主动作为上马FAST
射电天文学诞生于20世纪30年代初。1932年,美国无线电工程师卡尔·央斯基用无线电天线探测到了来自银河系中心的射电辐射,人类打开了传统光学波段之外进行天文观测的第一个窗口。
而贵州FAST项目,一波三折,“成如容易却艰辛,看似寻常最奇崛。”从概念的提出,到选址,再到建设,以及将于今年9月投入使用,FAST前后历时23年,其中凝结着无数人的心血与汗水。十年磨一剑,绝非虚言。
1993年,在国际无线电科联日本京都大会上,中国和澳、加、法、德等天文学家一道联合倡议,筹划建造接收面积为1平方公里的巨型射电望远镜,它的灵敏度将比目前世界上最大的望远镜高2个数量级。
中国科学家提出的方案是,利用中国贵州喀斯特洼地建造球反射面即阿雷西博型天线阵,由三十几面口径的约300米的球面天线组成,它将分布于方圆数百公里的范围内。
遗憾的是,这个方案没有被接受。但中国科学家并没有就此停步,而是积极作为,主动作为,提出独立研制一台新型的喀斯特单元,即500米口径球面射电天文望远镜。
1994年4月,FAST项目启动贵州选址工作,开始了长达13年的预研究;
2007年7月10日,FAST项目被发改委列入国家高技术产业发展项目计划;
2008年12月,举行了FAST工程奠基典礼;
2011年3月25日,在中国科学院和贵州省人民政府联合批复项目开工报告后,FAST工程正式开工建设,工期5年半。
说到FAST的由来,不可忽视的是,主动作为,有为才有位。中国的FAST比SKA提前一二十年建成。中国的成就不仅引起了国际同行的尊重,而且使中国成为SKA项目候选地的重要合作伙伴。
澳大利亚联邦科工业组织与国家天文台签署了一份关于为FAST项目提供服务的协议,研究建造一个能同时观测天空的19个区域的先进的射电接收器。
SKA主要成员国南非国家研究基金会副首席执行官Nithaya
Chetty在参观FAST时说,“SKA是世界最大的在建综合孔径射电望远镜,FAST是世界上最大的在建单口径射电望远镜,两者在天文方面有合作的空间。”
为什么是贵州大窝凼
为什么科学家提出贵州喀斯特概念?为什么最终落户平塘大窝凼?
射电望远镜的球反射面外形是选址的首要因素。一方面,天坑正好适合安放这个巨大的“锅”;另一方面,如果不依托天坑,支撑大射电望远镜的钢架就得拔地而起,不光造价承担不起,也无法达到精度要求。
何处安放FAST?科学家在全国范围内寻找,而重点是西南,西南的重点是贵州。谁是最佳天坑?这是一场艰难的“选秀”。最终,大窝凼脱颖而出。
1994年,中国科学院遥感应用研究所的专家团队利用遥感技术、地理信息系统、现场测试与室内分析测试相结合的方法,建立了391个候选洼地的地形地貌数据库,随后精选出90多个。
在这一轮的选址中,贵州省内普定县和平塘县均有多处洼地入选,甘肃、新疆、云南、广西等省也发现了符合基本条件的洼地。
好事多磨,有心,有恒心,才能成功。第一轮选址没有确定FAST台址。2002年9月,贵州科技厅等相关部门负责人与国家天文台协商,希望由贵州主持第二轮选址。随后,相关部门达成共识,组成了由原贵州工业大学宋建波教授为负责人,刘宏、王文俊、向喜琼等博士、博士后为主要成员的选址团队。
踏遍青山人未老。贵州选址团队在四年时间里,收集了贵州区域地质、水文地质、地震地质、气候气象等大量资料,从全省众多的喀斯特洼地中筛选743个喀斯特峰丛洼地作为备选台址,从中初选出82个集中分布于黔南州、黔西南州、安顺市的洼地。普定和平塘曾经一度有过激烈的竞争,但通过软件模拟测评和实地考察评估,平塘大窝凼排名第一。
之所以选址“大窝凼”有三方面原因,一是地貌最接近FAST的造型,工程开挖量最小;二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透,不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜;三是射电望远镜需要一处“静土”,“大窝凼”附近5千米半径之内没有一个乡镇,25千米半径之内只有一个县城,无线电环境理想。
FAST项目副经理、黔南州副州长彭勃还记得,自己第一次去平塘是1994年,“鬼斧神工的大窝凼天坑,第一眼就打动了我”。
如果说,中国上马FAST项目,是中国科学家积极主动的结果;那么,FAST落户贵州,再一次说明贵州和平塘积极主动争取的重要性。
唯大为远
眺望百亿光年之外
全世界已经有很多探测外星球的基地,为什么FAST格外引人关注?它的独特性在于,大!大到世界第一!是迄今为止人类建造的最大单口径射电望远镜!
它有多大呢?FAST的直径是500米,等于一里路的长度。周长约1.6公里,绕走一圈约要40分钟。它的反射面总面积约25万平方米,接收面积相当于近30个足球场。
有人说看上去像个大铁锅,而普通家庭炒锅直径30厘米,那么,它等于1667个炒锅联成一排。
那么,大的意义在哪里呢?纯粹是为了炫耀,无聊比大吗?答案是否定的。国家天文台FAST工程技术人员介绍说,探听地球之外的音讯,“天眼”的能力和其大小息息相关。简单来说,眼睛越大,看得越远。
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