中國科學(xué)院國家天文臺主導(dǎo)建設(shè)，是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。想知道它到底有多大嗎?小編和你一起來探究吧!

　　FAST簡介

　　FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)500米口徑球面射電望遠鏡位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣大窩凼的喀斯特洼坑中。500米口徑球面射電望遠鏡被譽為“中國天眼”，由我國天文學(xué)家于1994年提出構(gòu)想，從預(yù)研到建成歷時22年，于2016年9月25日落成，開始接收來自宇宙深處的電磁波。[1] 由中國科學(xué)院國家天文臺主導(dǎo)建設(shè)，是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。[2] 500米口徑球面射電望遠鏡作為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，“天眼”工程由主動反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng)、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構(gòu)成。主動反射面是由上萬根鋼索和4450個反射單元組成的球冠型索膜結(jié)構(gòu)，其外形像一口巨大的鍋，接收面積相當(dāng)于30個標(biāo)準足球場。利用天然的喀斯特洼坑作為臺址，洼坑內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成冠狀主動反射面，采用輕型索拖動機構(gòu)和并聯(lián)機器人實現(xiàn)接收機高精度定位，這是中國‘天眼’的三大自主創(chuàng)新。”[1] 借助這只巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質(zhì)，測定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋可能存在的星外文明。眾多獨門絕技讓其成為世界射電望遠鏡中的佼佼者，這也將為世界天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)提供重要機遇。與德國波恩100米望遠鏡相比，“天眼”的靈敏度提高了約10倍;與美國阿雷西博350米望遠鏡相比，“天眼”的綜合性能也提高了約10倍。“天眼”能夠接收到137億光年以外的電磁信號，觀測范圍可達宇宙邊緣?！?016年9月25日起，“天眼”方圓5公里將成為“靜默區(qū)”。這個龐然大物開始睜開“慧眼”，專注地捕捉來自宇宙深空的信號。

　　FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)

　　索網(wǎng)結(jié)構(gòu)是FAST主動反射面的主要支撐結(jié)構(gòu)，是反射面主動變位工作的關(guān)鍵點。索網(wǎng)制造與安裝工程也是500米口徑球面射電望遠鏡工程的主要技術(shù)難點之一，其關(guān)鍵技術(shù)問題主要包括：超大跨度索網(wǎng)安裝方案設(shè)計、超高疲勞性能鋼索結(jié)構(gòu)研制、超高精度索結(jié)構(gòu)制造工藝等。而索網(wǎng)工程的順利完成，意味著FAST工程已經(jīng)在上述關(guān)鍵技術(shù)難點方面實現(xiàn)實質(zhì)性突破。FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)直徑500米，采用短程線網(wǎng)格劃分，并采用間斷設(shè)計方式，即主索之間通過節(jié)點斷開。索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一些關(guān)鍵指標(biāo)遠高于國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)范要求：例如，主索索段控制精度須達到1毫米以內(nèi)，主索節(jié)點的位置精度須達到5毫米，索構(gòu)件疲勞強度不得低于500MPa。整個索網(wǎng)共6670根主索、2225個主索節(jié)點及相同數(shù)量的下拉索。索網(wǎng)總重量約為1300余噸，主索截面一共有16種規(guī)格，截面積介于280—1319平方毫米之間。由于場地條件限制，全部索結(jié)構(gòu)須在高空中進行拼裝。索網(wǎng)采取主動變位的獨特工作方式, 即根據(jù)觀測天體的方位，利用促動器控制下拉索，在500米口徑反射面的不同區(qū)域形成直徑為300米的拋物面，以實現(xiàn)天體觀測。FAST索網(wǎng)是世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也是世界上第一個采用變位工作方式的索網(wǎng)體系。其技術(shù)難度不言而喻，需要攻克的技術(shù)難題貫穿索網(wǎng)的設(shè)計、制造及安裝全過程。僅以高應(yīng)力幅鋼索研制為例，F(xiàn)AST工程對拉索疲勞性能的要求相當(dāng)于規(guī)范規(guī)定值的2倍，國內(nèi)外均沒有可借鑒的經(jīng)驗或資料作為參考。其研制工作經(jīng)歷了反復(fù)的“失敗—認識—修改—完善”過程，最終歷時一年半時間才完成技術(shù)攻關(guān)。所取得的成果已經(jīng)在國際專家評審會上得到國外專家組的認可，成功在FAST工程上得到應(yīng)用。隨著索網(wǎng)諸多技術(shù)難題的不斷攻克，形成了12項自主創(chuàng)新性的專利成果，其中發(fā)明專利7項，這些成果對我國索結(jié)構(gòu)工程水平起到了巨大的提升作用。

　　FAST項目介紹

　　預(yù)計在2013年，一座口徑達500米的球面射電望遠鏡FAST，將在貴州喀斯特洼地建成。該項目首席科學(xué)家、中科院國家天文臺南仁東研究員在上海召開的“中國天文學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會”上表示，與世界現(xiàn)有最大口徑100米望遠鏡相比，其觀測能力提高了10倍，并且將在未來20~30年保持世界領(lǐng)先地位。12月21日，中航工業(yè)貴州云馬飛機制造廠運用航空制造技術(shù)，成功完成了FAST項目12米相似三角形的鋁合金面板驗證模型制造。該模型由100個1.2米等邊三角形構(gòu)成，每個等邊三角形三個交點孔位置精度保持在0.1-0.15mm。該模型的成功制造，標(biāo)志著云馬廠在走向參與規(guī)劃建設(shè)目前世界上最大的、具有500米口徑球面射電望遠鏡(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope，簡稱FAST)的工作中邁出了重要一步。據(jù)悉，F(xiàn)AST是國家科教領(lǐng)導(dǎo)小組審議確定的國家九大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，2007年7月10日，經(jīng)國家發(fā)改委正式批復(fù)FAST立項后進入可行性研究階段。由中國科學(xué)院和貴州省人民政府共同建設(shè)。建設(shè)周期以開工報告通過之日起約5.5年。該項目擬采用我國科學(xué)家獨創(chuàng)的設(shè)計和我國貴州南部的喀斯特洼地的獨特地形條件，建設(shè)一個約30個足球場大的高靈敏度的巨型射電望遠鏡。FAST建成后將成為世界上最大口徑的射電望遠鏡，F(xiàn)AST與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，靈敏度提高約10倍;與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國Arecibo 300米望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡，F(xiàn)AST將在未來20～30年保持世界一流設(shè)備的地位。FAST的設(shè)計技術(shù)方案除了在觀測中性氫線及其他厘米波段譜線，開展從宇宙起源到星際物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探討、對暗弱脈沖星及其他暗弱射電源的搜索、高效率開展對地外理性生命的搜索等6個方面實現(xiàn)科學(xué)和技術(shù)的重大突破外，還將作為一個多學(xué)科基礎(chǔ)研究平臺，有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣，觀測暗物質(zhì)和暗能量，尋找第一代天體。

　　FAST工程概況

　　500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)利用貴州喀斯特地區(qū)的洼坑作為望遠鏡臺址，建造世界第一大單口徑射電望遠鏡，其擁有30個標(biāo)準足球場大的接收面積。FAST作為世界最大的單口徑望遠鏡，將在未來20至30年保持世界一流地位。全新的設(shè)計思路，加之得天獨厚的臺址優(yōu)勢，使其突破了望遠鏡的百米工程極限，開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡的新模式。

　　FAST意義價值

　　具有中國獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的FAST，是世界上正在建造及計劃中的口徑最大、最具威力的單天線射電望遠鏡，其設(shè)計綜合體現(xiàn)了我國高技術(shù)創(chuàng)新能力。它將在基礎(chǔ)研究眾多領(lǐng)域，例如宇宙大尺度物理學(xué)、物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)和規(guī)律等方向提供發(fā)現(xiàn)和突破的機遇，也將在日地環(huán)境研究、國防建設(shè)和國家安全等方面發(fā)揮不可替代的作用。其建設(shè)將推動眾多高科技領(lǐng)域的發(fā)展，提高原始創(chuàng)新能力、集成創(chuàng)新能力和引進消化吸收再創(chuàng)新能力。它的建設(shè)與運行將促進西部經(jīng)濟的繁榮和社會進步，符合國家區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略。FAST的天線口徑為500米，將是國際上最大的單口徑望遠鏡，與號稱“地面最大的機器”德國波恩100米望遠鏡相比，其靈敏度提高約10倍。如果天體在宇宙空間均勻分布，F(xiàn)AST可觀測目標(biāo)的數(shù)目將增加約30倍。與美國Arecibo 300米望遠鏡相比，F(xiàn)AST靈敏度高2.25倍，而且Arecibo 20°天頂角的工作極限，限制了觀測天區(qū)，特別是限制聯(lián)網(wǎng)觀測能力?？梢灶A(yù)測FAST將在未來20-30年保持世界一流設(shè)備的地位，并將吸引國內(nèi)外一流人才和前沿科研課題，成為國際天文學(xué)術(shù)交流中心。