世界上最大的望眼镜

世界上最大的望眼镜

　　研究天文，最不可或缺的便是望远镜，今天小编整理了世界上最大的望远镜，满足你的好奇。

　　最大望远镜在中国：500米口径球面射电望远镜

　　500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)，简称FAST，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中，工程为国家重大科技基础设施，“天眼”工程由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。

　　世界最最大口径射电望远镜(FAST)建设工程自2011年初开始，建设工程地点在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县实现圈梁顺利合龙。该望远镜口径为500米、占地约30个足球场大小。项目2008年12月26日奠基，预计2016年9月建成。

　　技术原理

　　FAST全称为Five hundred meters Aperture Spherical Telescope(500米口径球面射电望远镜)，这具望远镜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，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建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜，FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，灵敏度提高约10倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300米望远镜相比，其综合性能提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20～30年保持世界一流设备的地位。

　　内部构造

　　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。

　　科学价值

　　FAST作为一个多学科基础研究平台，有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体。能用一年时间发现约7000颗脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律;有希望发现奇异星和夸克星物质;发现中子星——黑洞双星，无需依赖模型精确测定黑洞质量;通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波;作为最大的台站加入国际甚长基线网，为天体超精细结构成像;还可能发现高红移的巨脉泽星系，实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破;用于搜寻识别可能的星际通讯信号，寻找地外文明等等。

　　天文发现FAST在国家重大需求方面有重要应用价值。把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星到达时间测量精度由目前的120纳秒提高至30纳秒，成为国际上最精确的脉冲星计时阵，为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。进行高分辨率微波巡视，以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号，作为被动战略雷达为国家安全服务。作为“子午工程”的非相干散射雷达接收系统，提供高分辨率和高效率的地面观测;跟踪探测日冕物质抛射事件，服务于太空天气预报。FAST研究涉及了众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域，如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对我国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。有了FAST，边远闭塞的黔南喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心，成为把贵州展现给世界的新窗口。以FAST为主体的天文科普基地将推进我国西部、甚至全国的科普工作，教育青少年、宣传公众与决策层，为科教兴国的长远战略目标服务。

　　经济发展该项目落户贵州，使贵州铝厂、贵州振华集团、江南航天集团、贵州航空工业集团等企业和贵州科学院、贵州大学等科研院校有机会直接参与该项目建设。为贵阳市以全力支持国家超大型科学装置建设为切入点谋求重大发展机遇、加速提升我市科技经济水平，开辟了新渠道。对我市装备制造业、铝工业结构升级有重大意义。

　　(一)加快提升铝工业和装备制造业的创新能力。借助FAST设计和建设，实施“FAST关键材料及制品的'研发及应用”项目，把我市开发的新型高强度铝合金应用于大型科学装置，助推国家科技支撑计划项目《高性能铝合金及其制造工艺技术开发》成果快速产业化和推广应用，将大大加快贵州省系列化高性能铝合金研发应用步伐，提升高性能铝材料和结构、航空航天等高科技领域的深度开发能力，锻炼、提高省、市科技人才队伍素质。

　　(二)加快本地铝材料高新技术企业的成长和高性能高科技铝产业链的形成。实施“FAST关键材料及制品的研发及应用”项目，将对贵州省铝材料工程技术研究中心的成长和升级起到强有力的推动作用，使其形成完整的“研发-中试-放大-产业化”中心线，进而加快贵阳市“铝-高性能铝合金(结构和功能材料)-军工-航空航天-高科技-关联产业”这一新型产业链的形成，解决长期以来限制贵州省铝工业结构升级的重大瓶颈，推动关联产业聚集和升级。

　　(三)促进我市机电行业和三大军工企业的技术进步和技术升级。实施“FAST关键材料及制品的研发及应用”项目，将培育出多种以新型高强铝合金为基体的标准轻强结构件、传动件和连接件等，为机电行业和三大军工企业实现低成本技术升级创造一次重大历史机遇。