世界最大单口望远镜
中国科学院国家天文台主导建设，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。想知道它到底有多大吗?小编和你一起来探究吧!
FAST简介
FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)500米口径球面射电望远镜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。500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国天文学家于1994年提出构想，从预研到建成历时22年，于2016年9月25日落成，开始接收来自宇宙深处的电磁波。[1] 由中国科学院国家天文台主导建设，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。[2] 500米口径球面射电望远镜作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。主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构，其外形像一口巨大的锅，接收面积相当于30个标准足球场。利用天然的喀斯特洼坑作为台址，洼坑内铺设数千块单元组成冠状主动反射面，采用轻型索拖动机构和并联机器人实现接收机高精度定位，这是中国‘天眼’的三大自主创新。”[1] 借助这只巨大的“天眼”，科研人员可以窥探星际之间互动的信息，观测暗物质，测定黑洞质量，甚至搜寻可能存在的星外文明。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者，这也将为世界天文学的新发现提供重要机遇。与德国波恩100米望远镜相比，“天眼”的灵敏度提高了约10倍;与美国阿雷西博350米望远镜相比，“天眼”的综合性能也提高了约10倍。“天眼”能够接收到137亿光年以外的电磁信号，观测范围可达宇宙边缘。 从2016年9月25日起，“天眼”方圆5公里将成为“静默区”。这个庞然大物开始睁开“慧眼”，专注地捕捉来自宇宙深空的信号。
FAST索网结构
索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构，是反射面主动变位工作的关键点。索网制造与安装工程也是500米口径球面射电望远镜工程的主要技术难点之一，其关键技术问题主要包括：超大跨度索网安装方案设计、超高疲劳性能钢索结构研制、超高精度索结构制造工艺等。而索网工程的顺利完成，意味着FAST工程已经在上述关键技术难点方面实现实质性突破。FAST索网结构直径500米，采用短程线网格划分，并采用间断设计方式，即主索之间通过节点断开。索网结构的一些关键指标远高于国内外相关领域的规范要求：例如，主索索段控制精度须达到1毫米以内，主索节点的位置精度须达到5毫米，索构件疲劳强度不得低于500MPa。整个索网共6670根主索、2225个主索节点及相同数量的下拉索。索网总重量约为1300余吨，主索截面一共有16种规格，截面积介于280—1319平方毫米之间。由于场地条件限制，全部索结构须在高空中进行拼装。索网采取主动变位的独特工作方式, 即根据观测天体的方位，利用促动器控制下拉索，在500米口径反射面的不同区域形成直径为300米的抛物面，以实现天体观测。FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构，也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。其技术难度不言而喻，需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程。仅以高应力幅钢索研制为例，FAST工程对拉索疲劳性能的要求相当于规范规定值的2倍，国内外均没有可借鉴的经验或资料作为参考。其研制工作经历了反复的“失败—认识—修改—完善”过程，最终历时一年半时间才完成技术攻关。所取得的成果已经在国际专家评审会上得到国外专家组的认可，成功在FAST工程上得到应用。随着索网诸多技术难题的不断攻克，形成了12项自主创新性的专利成果，其中发明专利7项，这些成果对我国索结构工程水平起到了巨大的提升作用。
FAST项目介绍
预计在2013年，一座口径达500米的球面射电望远镜FAST，将在贵州喀斯特洼地建成。该项目首席科学家、中科院国家天文台南仁东研究员在上海召开的“中国天文学会2006年学术年会”上表示，与世界现有最大口径100米望远镜相比，其观测能力提高了10倍，并且将在未来20~30年保持世界领先地位。12月21日，中航工业贵州云马飞机制造厂运用航空制造技术，成功完成了FAST项目12米相似三角形的铝合金面板验证模型制造。该模型由100个1.2米等边三角形构成，每个等边三角形三个交点孔位置精度保持在0.1-0.15mm。该模型的成功制造，标志着云马厂在走向参与规划建设目前世界上最大的、具有500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope，简称FAST)的工作中迈出了重要一步。据悉，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一，2007年7月10日，经国家发改委正式批复FAST立项后进入可行性研究阶段。由中国科学院和贵州省人民政府共同建设。建设周期以开工报告通过之日起约5.5年。该项目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。FAST的设计技术方案除了在观测中性氢线及其他厘米波段谱线，开展从宇宙起源到星际物质结构的探讨、对暗弱脉冲星及其他暗弱射电源的搜索、高效率开展对地外理性生命的搜索等6个方面实现科学和技术的重大突破外，还将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。
FAST工程概况
500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)利用贵州喀斯特地区的洼坑作为望远镜台址，建造世界第一大单口径射电望远镜，其拥有30个标准足球场大的接收面积。FAST作为世界最大的单口径望远镜，将在未来20至30年保持世界一流地位。全新的设计思路，加之得天独厚的台址优势，使其突破了望远镜的百米工程极限，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。
FAST意义价值
具有中国独立自主知识产权的FAST，是世界上正在建造及计划中的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜，其设计综合体现了我国高技术创新能力。它将在基础研究众多领域，例如宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等方向提供发现和突破的机遇，也将在日地环境研究、国防建设和国家安全等方面发挥不可替代的作用。其建设将推动众多高科技领域的发展，提高原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。它的建设与运行将促进西部经济的繁荣和社会进步，符合国家区域发展总体战略。FAST的天线口径为500米，将是国际上最大的单口径望远镜，与号称“地面最大的机器”德国波恩100米望远镜相比，其灵敏度提高约10倍。如果天体在宇宙空间均匀分布，FAST可观测目标的数目将增加约30倍。与美国Arecibo 300米望远镜相比，FAST灵敏度高2.25倍，而且Arecibo 20°天顶角的工作极限，限制了观测天区，特别是限制联网观测能力。可以预测FAST将在未来20-30年保持世界一流设备的地位，并将吸引国内外一流人才和前沿科研课题，成为国际天文学术交流中心。