2016年9月25日,是举世瞩目的“天眼”——500米口径球面射电望远镜(FAST)竣工的日子。这只在贵州的群山之中凝视着宇宙的”天眼“,即将开始追寻宇宙最深邃的过去,搜索地外文明的踪迹。果壳网科学人再次带你深入工程现场,去领略这只刚刚睁开的天眼。
FAST“藏在”贵州省平塘县克度镇大窝凼群山环绕的天然喀斯特洼坑里。这个巨大的洼坑本身,就是FAST的三大创新之一。选择把“天眼”安放在这里,不仅节省了巨额的工程开支,环抱的群山还为“天眼”的观测创造了宁静的工作环境。
“天眼”的工作原理其实跟咱们平时常见的锅式天线差不多,通过抛物面把采集到的信号反射到接收信号的馈源舱里,再由相应的信号处理系统对接收到的信号进行处理。只不过,“天眼“有世界级的超大口径,采集的是来自宇宙的海量信息,而它的大脑,是曙光超级计算机。
FAST的第二大创新,是为了让这口大锅能更好更精确地采集来自天空中某个区域的信号。首先,这口“大锅”被“端起来”架在一个周长1600米的环形圈梁上。
离开地面的“锅底”上的每一块反射面板都被一根根钢索迁拉着,形成一张巨大的索网。在上万根钢索的牵拉下,这几千块反射板能够在“锅底”形成一个300米直径的瞬时抛物面,汇聚来自某一个方向的电磁波,就好像“天眼”里转动的“瞳孔”,可以随时“望”向令它着迷的远方。
只有“瞳孔”可以转动还不够。光线射入眼睛,需要投射在视网膜上才能被最终处理成眼前的风景。
“天眼”的“视网膜”,就是由6根钢索吊在“锅里”的馈源舱。想让这个30吨重的大家伙动起来可不是件容易的事。看到照片里围在“锅边”的6座巨大的高塔了吗?他们是“馈源支撑塔”,高的有168米,最矮的也有128米。每座塔都有一根钢索拉住馈源舱的一个角,把它悬吊在“锅里”。收放这6根钢索,就能拉着馈源舱在“锅里”移动,满足收集信号的需要。
随着“天眼”睁开,投入使用的FAST将首先进入调试-试运行观测阶段的工作。科学家们期望在未来的3-5年内能够通过试运行,让整套系统达到期望的观测精度与能力,获取高质量的观测数据,进而为人类获取关于宇宙的起源和演化、脉冲星、精准时钟、深空导航,甚至是地外文明探索等更多关于宇宙的新知。
与科学家们同样兴奋的,还有平塘县距离FAST几公里之遥的克度镇。
在为“天眼”选址的时候,这座始建于元朝的小镇上甚至还有人家连电都没有。这也正是“天眼”落户这里的原因之一——射电望远镜的观测虽然不受天气的影响,但却对无线电干扰非常敏感。电视、电台、手机,所有无线电数据的传输都会对“天眼”的观测造成干扰。没有工业、人口稀少、甚至附近小镇连电都没通的大窝凼简直就是个完美的选择,在“天眼”周边设立5公里的电磁波宁静区简单可行。
然而,今天的克度镇早没了当年的模样。小镇如今是通往平塘县“天眼”旅游区的必经之路。不大的小镇到处可以看到“探索星空奥秘”,“打造天文小镇”的标语。沿路几乎每隔几百米就有一家“天文宾馆“,崭新的五星级酒店还为每间客房配备了天文望远镜。大家期待的,不仅仅是一睹“天眼”的风采,更想通过这只“眼睛”,去亲眼看看那些遥远的幻想与传说。虽然,这些与当初选址的初衷多少都有些背道而驰。
对于FAST团队来说,建设落成其实才只是一个开始,如何用好这只巨大的“天眼”,看到渴望的风景,才是更加令人期待的未来。