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射电望远镜|大国魄力!世界最大“天眼”向全球开放,可探寻100亿光年外信号

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射电望远镜|大国魄力!世界最大“天眼”向全球开放,可探寻100亿光年外信号

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射电望远镜|大国魄力!世界最大“天眼”向全球开放,可探寻100亿光年外信号

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射电望远镜|大国魄力!世界最大“天眼”向全球开放,可探寻100亿光年外信号


据国内媒体报道 , 位于贵州平塘县的500米口径球面射电望远镜(简称“FAST”)已于3月31日0时起正式向全球开放 , 全球天文学家都可向中科院国家天文台提交观测申请 , 经过统一评审后 , 将于8月开始启动观测项目 。 据介绍 , FAST射电望远镜的开头字母“F” , 指的就是五百米(Five hundred meter) , 这是全球口径最大的球面射电望远镜 , 被称为“天眼” , 它具有极高的灵敏度 , 能接收到100多亿光年外脉冲星发出的电磁信号 。 自去年1月通过国家验收并正式投入运行以来 , FAST已发现了300多颗脉冲星 , 而在此之前 , 全世界累计发现的脉冲星总共才1000多颗 , 可见大口径球面射电望远镜对提升科研效率的帮助有多大 。
射电望远镜是一种接受天体射电波段辐射的望远镜 , 其的原理与反射式光学望远镜类似 , 只不过一个是反射电磁波 , 一个是反射可见光 。 射电望远镜工作时 , 从天体发射来的电磁波先经过抛物镜面精确反射至公共焦点 , 其信号功率在那里会被放大10到1000倍 , 然后转换成较低频率 , 通过电缆传输至控制室 , 作进一步加工处理 , 形成可供记录和显示的形式 。 射电望远镜有两个基本性能指标 , 分别是空间分辨率和灵敏度 。 前者反映了望远镜分辨两个彼此靠近的天体射电点源的能力 , 后者反映了探测微弱射电源的能力 , 一般射电望远镜需要同时具备这两种性能 。
无论是什么望远镜 , 它的观测能力都与天线尺寸和所观测的波长有关 。 而天线尺寸又与波长成正比 , 与频率成反比 , 波长越长 , 天线也需要做得越长 。 目前的天文学观测波段已经发展到了全波段 , 从高能的伽马射线、X射线 , 到紫外光、可见光、红外光 , 再到波长更长的微波和无线电波 , 全部都需要观测 。 如果是较短的波段还好说 , 天线长度只需要做到波长的几分之一或者等长就行了 。 但如果是无线电波波段 , 其波长最长可达3000米 , 射电望远镜的天线很难做的这么大 , 而天线长度不足会使得分辨率远远低于同口径的光学望远镜 , 射电望远镜就失去了全天候观测的优势 。
自从1937年 , 首个射电望远镜被制造出来以后 , 人们就在不断设法增加它的直径 , 为了规避天线直径对分辨率的限制 , 科学家还利用干涉原理 , 发明了综合孔径射电望远镜 , 通过用两个望远镜同时观测 , 其最高等效直径相当于两个望远镜之间的距离 。 但是综合孔径射电望远镜也有缺陷 , 那就是只有一维分辨率 , 无法成像 。 解决办法是设置“天线阵列” , 依靠地球自转不断在天空“画圈” , 将每个天线逐次放到“等效天线”的各个方向上 。 这种办法可以把等效直径放大到数千米级别 , 但依然有耗时过长和计算量大的缺点 , 观测效率有限 , 还无法取代大口径射电望远镜的地位 。

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来源:(锋芒)

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