正在贵州省平塘县建设的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST)反射面板将于近日安装完成,在不同的光线环境下,天眼呈现出别样的美丽。

这张拼版照片显示的是500米口径球面射电望远镜(FAST)工程从白天到夜晚的景象变化(6月27日摄)。FAST的反射面总面积约25万平方米,用于汇聚无线电波供馈源接收机接收。
500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,简称FAST)是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一,拟采用我国科学家独创的设计和我国贵州南部的喀斯特洼地的独特地形条件,建设一个约30个足球场大的高灵敏度的巨型射电望远镜。
FAST台址选定在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇金科村的大窝凼洼地,此洼地位于北纬25.647222度,东经106.85583度,直径大约800米,东北距平塘县城约85km,西南距罗甸县城约45km。
绵延二十多平方千米的龙凤山周围,分布着猫底坨、打岱河、倒坨等12个大小不等的天坑,其深度均超过500米,最高海拔1137米,最低海拔548米。它们以打岱河天坑为中心,形成一组气势磅礴、规模宏大的天坑群。坑底原始森林茂盛,珍稀野生动植物种类繁多,遍布着壳斗科、樟科、玄参科、金缕科等原生植被,森林覆盖率达到90%以上,属国家二、三级保护动物的猕猴、穿山甲、獐、灵猫、红腹长锦鸡、岩羊等随处可见;地下河水穿山而过,飞禽走兽悠游其间。作为龙凤山最大的天坑打岱河天坑,深534米,南北走向长度1800米,东西直径1700米,底部面积80万平方米,据资料考证为目前发现的世界最大口径天坑。正如同行队友的提醒,站在观景台在感受一览众山小的“霸气”,山崖陡峭林立,山脚浓荫蔽日。平塘因有170余个峰距在200至600米的洼地,特别是有15个峰距在500米以上的洼地丛峰能作为支撑、承担望远镜巨大“天锅”。
FAST对Arecibo型天线的重要创新在于主反射面面板的主动性,以此实现望远镜的宽频带和全偏振能力;馈源及其支撑系统的简化,使FAST对天体和航天器的跟踪范围得到大大的扩充。(右图为FAST创新设计方案:1—主反射面, 2—馈源, 3—Stewart平台, 4—馈源舱, 5—悬索, 6—滑轮, 7—支承塔, 8—缠绕轮及伺服系统)
FAST总体性能如下:
台址:经度~106°E,纬度~26°N,海拔~1000 米
反射面口径:~500米,球冠开口~120°,球面曲率半径~300米
有效照明口径:~300米
最大天顶角:50°
工作频率(GHz):0.3~1.72, 2.15~2.35, 2.8~3.3, 4.5~5.1, (5.7~6.7, 8.0~8.8)
指向跟踪精度:4角秒
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 (Karl Guthe Jansky,1905-1950)用无线电天线探测到了来自银河系中心(人马座方向)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。射电望远镜通过接收来自宇宙中的电波信号来获取并分析各种信息。射电望远镜由定向天线或天线阵、馈电线、高灵敏度接收机和记录仪等部分组成。天线或天线阵将收集到的天体电波,经过馈电线送到接收机上;接收机具有极高的灵敏度和稳定性,它将微弱的天体电波高倍放大后进行检波,再将高频信号转变为低频形式记录下来。射电望远镜按天线结构的不同可分几个类型,如抛物面天线,射电干涉仪,甚长基线干涉仪和综合孔径系统等。这些技术是20世纪60年代后发展起来的。
500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,简称FAST),是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一,拟采用我国科学家独创的设计,结合我国贵州南部喀斯特洼地的独特地形条件,建设一个约30个足球场大的高灵敏度巨型射电望远镜。项目首席科学家为中科院国家天文台研究员南仁东。
FAST是我国天文科学领域最先进的项目,它利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址;洼坑内创造性地铺设4600块单元组成500米球冠状主动反射面;将首次采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现望远镜接收机的高精度定位。在工程技术方面,不仅继承了目前所有可能的先进技术思想,而且提出了创新性的主动反射面及光电一体化馈源支撑方案,其接收面积大大提高,此外它对馈源及其支撑系统的简化,使FAST对天体和航天器的跟踪范围得到大大的扩充。
FAST项目于2008年12月26日奠基。预计在2016年9月建成,建成后,和目前世界上最大的单口径射电望远镜——美国阿雷西博射电望远镜相比,它将为人类带来更大的宇宙观测空间。