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射電望遠鏡
測量天體射電強度的天文設備
射電望遠鏡（radio telescope）是指觀(guān)測和研究來(lái)自天體的射電波的基本設備，可以測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量。包括收集射電波的定向天線(xiàn)，放大射電信號的高靈敏度接收機，信息記錄﹑處理和顯示系統等。
20世紀60年代天文學(xué)取得了四項非常重要的發(fā)現：脈沖星、類(lèi)星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子，被稱(chēng)為“四大發(fā)現”。這四項發(fā)現都與射電望遠鏡有關(guān)。
基本信息
| 中文名 | 射電望遠鏡 |
| 外文名 | radio telescope |
| 類(lèi)型 | 天文設備 |
| 物理判斷 | |
| 放大容量 | λ/16～λ/10 |
| 最弱電平 | 10 ─20瓦 |
| 作用 | 測量天體射電的強度、頻譜及偏振 |
收起
基本原理
經(jīng)典射電望遠鏡的基本原理是和光學(xué)反射望遠鏡相似，投射來(lái)的
電磁波被一精確鏡面反射后，同相到達公共焦點(diǎn)。用旋轉拋物面作鏡面易于實(shí)現同相聚焦，因此，射電望遠鏡天線(xiàn)大多是拋物面。射電望遠鏡表面和一理想拋物面的均方誤差率不大于λ/16～λ/10，該望遠鏡一般就能在波長(cháng)大于λ的射電波段上有效地工作。對米波或長(cháng)分米波觀(guān)測，可以用金屬網(wǎng)作鏡面；而對厘米波和毫米波觀(guān)測，則需用光滑精確的金屬板（或鍍膜）作鏡面。從天體投射來(lái)并匯集到望遠鏡焦點(diǎn)的射電波，必須達到一定的功率電平，才能被接收機檢測到。目前的檢測技術(shù)水平要求最弱的電平應達10 -20瓦。射頻信號的功率首先在焦點(diǎn)處放大10～1000倍﹐并變換成較低頻率（中頻），然后用電纜將其傳送至控制室，在那里再進(jìn)一步放大﹑檢波，最后以適于特定研究的方式進(jìn)行記錄、處理和顯示。
射電望遠鏡
天線(xiàn)收集天體的射電輻射，接收機將這些信號加工、轉化成可供記錄、顯示的形式，終端設備把信號記錄下來(lái)，并按特定的要求進(jìn)行某些處理然后顯示出來(lái)。表征射電
望遠鏡性能的基本指標是空間分辨率和靈敏度，前者反映區分兩個(gè)天球上彼此靠近的射電點(diǎn)源的能力，后者反映探測微弱射電源的能力。射電望遠鏡通常要求具有高空間分辨率和高靈敏度!
射電望遠鏡
射電望遠鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠鏡。射電望遠鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠鏡，有能夠全方位轉動(dòng)的類(lèi)似衛星接收天線(xiàn)的射電望遠鏡，有射電望遠鏡陣列，還有金屬桿制成的射電望遠鏡。
基本指標
靈敏度
靈敏度是指射電望遠鏡"最低可測"的能量值，這個(gè)值越低靈敏度越高。為提高靈敏度常用的辦法有降低接收機本身的固有噪聲，增大天線(xiàn)接收面積，延長(cháng)觀(guān)測積分時(shí)間等。
分辨率
分辨率指的是區分兩個(gè)彼此靠近的相同點(diǎn)源的能力﹐因為兩個(gè)點(diǎn)源角距須大于天線(xiàn)方向圖的半功率波束寬度時(shí)方可分辨﹐故宜將射電望遠鏡的分辨率規定為其主方向束的半功率寬。為電波的衍射所限﹐對簡(jiǎn)單的射電望遠鏡﹐它由天線(xiàn)孔徑的物理尺寸D 和波長(cháng)λ決定，即天文望遠鏡的極限分辨率取決于望遠鏡的口徑和觀(guān)測所用的波長(cháng)。口徑越大，波長(cháng)越短，分辨率越高。由于無(wú)線(xiàn)電波的波長(cháng)要遠遠大于可見(jiàn)光的波長(cháng)，因此射電望遠鏡的分辨本領(lǐng)遠遠低于相同口徑的光學(xué)望遠鏡，而射電望遠鏡的天線(xiàn)又不能無(wú)限擴大。這在射電天文學(xué)誕生的初期嚴重阻礙了射電望遠鏡的發(fā)展。
對單天線(xiàn)射電望遠鏡來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)的直徑越大分辨率越高。但是天線(xiàn)的直徑難于作得很大，目前單天線(xiàn)的最大直徑小于300米，對于波長(cháng)較長(cháng)的射電波段分辨率仍然很低。因此就提出了使用兩架射電望遠鏡構成的射電干涉儀。對射電干涉儀來(lái)說(shuō)，兩個(gè)天線(xiàn)的最大間距越大分辨率越高。另外，在天線(xiàn)的直徑或者兩天線(xiàn)的間距一定時(shí)，接收的無(wú)線(xiàn)電波長(cháng)越短分辨率越高。擁有高靈敏度。高分辨率的射電望遠鏡，才能讓我們在射電波段"看"到更遠，更清晰的宇宙天體。
發(fā)展簡(jiǎn)史
1931年，在美國新澤西州的貝爾實(shí)驗室里，負責專(zhuān)門(mén)搜索和鑒別電話(huà)干擾信號的美國美國無(wú)線(xiàn)電工程師卡爾·央斯基(Karl Guthe Jansky)發(fā)現：有一種每隔23小時(shí)56分04秒出現最大值的無(wú)線(xiàn)電干擾。經(jīng)過(guò)仔細分析，他在1932年發(fā)表的文章中斷言：這是來(lái)自銀河系中射電輻射。由此，央斯基開(kāi)創(chuàng )了用射電波研究天體的新紀元。當時(shí)他使用的是長(cháng)30.5米、高3.66米的旋轉天線(xiàn)陣，在14.6米波長(cháng)取得了30度寬的“扇形”方向束。此后，射電望遠鏡的歷史便是不斷提高分辨率和靈敏度的歷史。
自從央斯基宣布接收到銀河系的射電信號后，美國人G·雷伯潛心試制射電望遠鏡，終于在1937年制造成功。這是一架在第二次世界大戰以前全世界獨一無(wú)二的拋物面型射電望遠鏡。它的拋物面天線(xiàn)直徑為9.45米，在1.87米波長(cháng)取得了12度的“鉛筆形”方向束，測到了太陽(yáng)以及其它一些天體發(fā)出的無(wú)線(xiàn)電波。1939年，G·雷伯接收到了來(lái)自銀河系中心的無(wú)線(xiàn)電波，并且根據觀(guān)測結果繪制了第一張射電天圖。射電天文學(xué)從此誕生。雷伯使用的這架天線(xiàn)是世界上第一架專(zhuān)門(mén)用于天文觀(guān)測的射電望遠鏡，雷伯也被稱(chēng)為是拋物面型射電望遠鏡的首創(chuàng )者。
1946年﹐英國曼徹斯特大學(xué)開(kāi)始建造直徑66.5米的固定拋物面射電望遠鏡﹐1955年建成當時(shí)世界上最大的76米直徑的可轉拋物面射電望遠鏡。與此同時(shí)﹐澳﹑美﹑蘇﹑法﹑荷等國也競相建造大小不同和形式各異的早期射電望遠鏡。除了一些直徑在10米以下﹑主要用于觀(guān)測太陽(yáng)的設備外﹐還出現了一些直徑20～30米的拋物面望遠鏡﹐發(fā)展了早期的射電干涉儀和綜合孔徑射電望遠鏡。六十年代以來(lái)﹐相繼建成的有美國國立射電天文臺的42.7米﹑加拿大的45.8米﹑澳大利亞的64米全可轉拋物面﹑美國的直徑 305米固定球面﹑工作于厘米和分米波段的射電望遠鏡（見(jiàn)固定球面射電望遠鏡）以及一批直徑10米左右的毫米波射電望遠鏡。因為可轉拋物面天線(xiàn)造價(jià)昂貴﹐固定或半固定孔徑形狀（包括拋物面﹑球面﹑拋物柱面﹑拋物面截帶）的天線(xiàn)的技術(shù)得到發(fā)展﹐從而建成了更多的干涉儀和十字陣（見(jiàn)米爾斯十字）。
1960年，英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗室的馬丁·賴(lài)爾（Ryle）利用干涉的原理，發(fā)明了綜合孔徑射電望遠鏡，大大提高了射電望遠鏡的分辨率。其基本原理是：用相隔兩地的兩架射電望遠鏡接收同一天體的無(wú)線(xiàn)電波，兩束波進(jìn)行干涉，其等效分辨率最高可以等同于一架口徑相當于兩地之間距離的單口徑射電望遠鏡。賴(lài)爾因為此項發(fā)明獲得1974年諾貝爾物理學(xué)獎。
射電天文技術(shù)最初的起步和發(fā)展得益于二戰后大批退役雷達的"軍轉民用"。射電望遠鏡和雷達的工作方式不同，雷達是先發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波再接收物體反射的回波，射電望遠鏡只是被動(dòng)地接收天體發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波.。20世紀50、60年代，隨著(zhù)射電技術(shù)的發(fā)展和提高，人們研究成功了射電干涉儀，甚長(cháng)基線(xiàn)干涉儀，綜合孔徑望遠鏡等新型的射電望遠鏡射電干涉技術(shù)使人們能更有效地從噪音中提取有用的信號；甚長(cháng)基線(xiàn)干涉儀通常是相距上千公里的。幾臺射電望遠鏡作干涉儀方式的觀(guān)測，極大地提高了分辨率。六十年代末至七十年代初﹐不僅建成了一批技術(shù)上成熟﹑有很高靈敏度和分辨率的綜合孔徑射電望遠鏡﹐還發(fā)明了有極高分辨率的甚長(cháng)基線(xiàn)干涉儀這種所謂現代射電望遠鏡。另一方面還在計算技術(shù)基礎上改進(jìn)了經(jīng)典射電望遠鏡天線(xiàn)的設計﹐建成直徑100米的大型精密可跟蹤拋物面射電望遠鏡（德意志聯(lián)邦共和國波恩附近。
上世紀80年代以來(lái)，歐洲的VLBI網(wǎng)﹑美國的VLBA陣﹑日本的空間VLBI相繼投入使用，這是新一代射電望遠鏡的代表，它們的靈敏度﹑分辨率和觀(guān)測波段上都大大超過(guò)了以往的望遠鏡。其中，美國的超常基線(xiàn)陣列（VLBA）由10個(gè)拋物天線(xiàn)組成，橫跨從夏威夷到圣科洛伊克斯8000千米的距離，其精度是哈勃太空望遠鏡的500倍，是人眼的60萬(wàn)倍。它所達到的分辨率相當讓一個(gè)人站在紐約看洛杉磯的報紙。
21世紀后，射電的分辨率高于其它波段幾千倍，能更清晰地揭示射電天體的內核；綜合孔徑技術(shù)的研制成功使射電望遠鏡具備了方便的成像能力，綜合孔徑射電望遠鏡相當于工作在射電波段的照相機。為了更加清晰的接受到宇宙的信號，科學(xué)家們建議把射電望遠鏡搬到太空。
2015年02月10日，科學(xué)家正計劃從地球向宇宙發(fā)射信息，希望主動(dòng)與太陽(yáng)系其他生命取得聯(lián)系，獲取它們的信號。天文學(xué)家將通過(guò)射電望遠鏡把信號發(fā)射到數百個(gè)遙遠的星系，希望獲得開(kāi)創(chuàng )性發(fā)現。
這個(gè)計劃由加利福尼亞州“地外智能生物搜索研究所”科學(xué)家負責。他們認為這個(gè)計劃是人類(lèi)太空探索的重要一步。如果計劃進(jìn)展順利，距地球20光年的太空區域將收到這些信息。
2021年1月4日，被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）將于2021年4月1日正式對全球科學(xué)界開(kāi)放，征集來(lái)自全球科學(xué)家的觀(guān)測申請。
分類(lèi)
根據天線(xiàn)總體結構的不同，射電望遠鏡按設計要求可以分為連續和非連續孔徑射電望遠鏡兩大類(lèi)。
連續孔徑射電望遠鏡
主要代表是采用單盤(pán)拋物面天線(xiàn)的經(jīng)典式射電望遠鏡。按機械裝置和驅動(dòng)方式，連續孔徑射電望遠鏡（它通常又是非連續孔徑的基本單元）還可分為三種類(lèi)型。
全可轉型或可跟蹤型
部分可轉型
固定型
射電觀(guān)測在很寬的頻率范圍進(jìn)行，檢測和信息處理的射電技術(shù)又遠較光學(xué)波段靈活多樣，所以射電望遠鏡種類(lèi)繁多，還可以根據其他準則分類(lèi)：諸如按接收天線(xiàn)的形狀可分為拋物面﹑拋物柱面﹑球面﹑拋物面截帶﹑喇叭﹑螺旋﹑行波﹑偶極天線(xiàn)等射電望遠鏡；按方向束形狀可分為鉛筆束﹑扇束﹑多束等射電望遠鏡；按工作類(lèi)型可分為全功率﹑掃頻﹑快速成像等類(lèi)射電望遠鏡；按觀(guān)測目的可分為測繪﹑定位﹑定標﹑偏振﹑頻譜﹑日象等射電望遠鏡。關(guān)于非連續孔徑射電望遠鏡，主要是各類(lèi)射電干涉儀。
非連續孔徑射電望遠鏡
以干涉技術(shù)為基礎的各種組合天線(xiàn)系統。20世紀60年代產(chǎn)生了兩種新型的非連續孔徑射電望遠鏡——甚長(cháng)基線(xiàn)干涉儀和綜合孔徑射電望遠鏡，前者具有極高的空間分辨率，后者能獲得清晰的射電圖像。世界上最大的可跟蹤型經(jīng)典式射電望遠鏡其拋物面天線(xiàn)直徑長(cháng)達100米，安裝在德國馬克斯·普朗克射電天文研究所；世界上最大的非連續孔徑射電望遠鏡是甚大天線(xiàn)陣，安裝在美國國立射電天文臺。
為了觀(guān)測弱射電源的需要，射電望遠鏡必須有較大孔徑，并能對射電目標進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的跟蹤或掃描。此外，還必須綜合考慮設備的造價(jià)和工藝上的現實(shí)性。
特點(diǎn)優(yōu)勢
射電望遠鏡與光學(xué)望遠鏡不同，它既沒(méi)有高高豎起的望遠鏡鏡簡(jiǎn)，也沒(méi)有物鏡，目鏡，它由天線(xiàn)和接收系統兩大部分組成。
巨大的天線(xiàn)是射電望遠鏡最顯著(zhù)的標志，它的種類(lèi)很多，有拋物面天線(xiàn)，球面天線(xiàn)，半波偶極子天線(xiàn)，螺旋天線(xiàn)等。最常用的是拋物面天線(xiàn)。天線(xiàn)對射電望遠鏡來(lái)說(shuō)，就好比是它的眼睛，它的作用相當于光學(xué)望遠鏡中的物鏡。它要把微弱的宇宙無(wú)線(xiàn)電信號收集起來(lái)，然后通過(guò)一根特制的管子（波導）把收集到的信號傳送到接收機中去放大。接收系統的工作原理和普通收音機差不多，但它具有極高的靈敏度和穩定性。接收系統將信號放大，從噪音中分離出有用的信號，并傳給后端的計算機記錄下來(lái)。記錄的結果為許多彎曲的曲線(xiàn)，天文學(xué)家分析這些曲線(xiàn)，得到天體送來(lái)的各種宇宙信息。
觀(guān)測網(wǎng)絡(luò )
三國天文學(xué)界在各自獨立開(kāi)發(fā)的射電天體探測網(wǎng)基礎上，整合了東亞地區直徑約6000公里范圍內19臺射電天文望遠鏡，覆蓋了從日本小笠原、北海道至中國烏魯木齊、昆明的廣闊地域，成為世界上最龐大的射電天文觀(guān)測網(wǎng)絡(luò )。如果配合日本“月亮女神”繞月衛星上搭載的觀(guān)天設備，這個(gè)望遠鏡陣的直徑將會(huì )擴展到2．4萬(wàn)公里。
東亞甚長(cháng)基線(xiàn)干涉測量（VLBI）觀(guān)測計劃中方科學(xué)家、中國科學(xué)院上海天文臺研究員沈志強31日說(shuō)：“中國天文學(xué)家經(jīng)過(guò)30多年努力建成的VLBI網(wǎng)，對國際上射電天文學(xué)的研究，做出了很大的貢獻。我們還成功地將VLBI技術(shù)用于中國首顆繞月衛星的測軌工作，已取得巨大成功。”
甚長(cháng)基線(xiàn)干涉測量是國際天文學(xué)界使用的一項高分辨率、高測量精度的觀(guān)測技術(shù)，用于天體的精確定位和精細結構研究。一個(gè)完整的VLBI觀(guān)測系統通常由兩個(gè)以上射電望遠鏡觀(guān)測站和一個(gè)數據處理中心組成。中科院VLBI觀(guān)測系統由上海25米直徑、北京50米直徑、昆明40米直徑和烏魯木齊25米直徑等4臺射電天文望遠鏡，以及上海數據處理中心組成。
沈志強說(shuō)，各觀(guān)測站同時(shí)跟蹤觀(guān)測同一目標，并將觀(guān)測數據記錄或實(shí)時(shí)傳送到數據處理中心，計算機依靠這些觀(guān)測值計算得出目標天體的精確位置。
中國VLBI網(wǎng)三周前剛進(jìn)行了一次遠程數據采集、海量存儲、數據處理實(shí)驗，利用高速互聯(lián)網(wǎng)將VLBI觀(guān)測數據，實(shí)時(shí)傳送到數據處理中心并進(jìn)行實(shí)時(shí)相關(guān)處理，以取代傳統的VLBI數據郵寄方式。半個(gè)月前，包括上海和烏魯木齊兩個(gè)觀(guān)測站在內的世界17個(gè)射電望遠鏡觀(guān)測站進(jìn)行的實(shí)時(shí)接力觀(guān)測演示，也獲得成功。
東亞VLBI觀(guān)測網(wǎng)的主要工作將是完善日本射電天體探測計劃正在繪制的銀河系圖。日本科學(xué)家相信，由12臺望遠鏡組成的日本射電天體觀(guān)測網(wǎng)，加上中國的4臺望遠鏡以及韓國剛建成的3臺21米口徑望遠鏡，恒星定位的精度將成倍提高。
韓國和日本科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)一種特制的計算機，用于整合海量的觀(guān)測數據，這套計算設備，計劃于在韓國首爾投入使用。科學(xué)家預計，東亞VLBI觀(guān)測計劃將于2010年全面展開(kāi)。
自400年前意大利人伽利略首次用望遠鏡觀(guān)測星空，人類(lèi)通常靠光學(xué)設備進(jìn)行天文學(xué)研究。人們后來(lái)發(fā)現，天體除了發(fā)出可見(jiàn)光，還發(fā)出電磁波。1932年，美國貝爾實(shí)驗室工程師卡爾·央斯基偶然發(fā)現了來(lái)自銀河系中心的電波，射電天文學(xué)從此發(fā)端。碟狀天線(xiàn)一般的射電天文望遠鏡，通過(guò)接收天體無(wú)線(xiàn)電波或主動(dòng)發(fā)射電波并接收回波，確定遙遠天體的形狀結構。
典型項目
上海佘山65m口徑可轉動(dòng)射電天文望遠鏡
2012年3月，65米口徑可轉動(dòng)射電天文望遠鏡工程在上海佘山腳下緊張施工，這將是亞洲最大的該類(lèi)型射電望遠鏡，總體性能在國際上處于第四位。據介紹，這臺望遠鏡屬于中國科學(xué)院和上海市政府重大合作項目，已于2012年10月28日在滬啟動(dòng)。
性能參數
據了解，這臺65米的射電望遠鏡是中國科學(xué)院和上海市人民政府于2008年10月底聯(lián)合立項的重大合作項目。其接收范圍覆蓋8個(gè)波段，總體性能列全球第四。
這臺65米的射電天文望遠鏡如同一只靈敏的耳朵，能仔細辨別來(lái)自宇宙的射電信號。它覆蓋了從最長(cháng)21厘米到最短7毫米的8個(gè)接收波段，涵蓋了開(kāi)展射電天文觀(guān)測的厘米波波段和長(cháng)毫米波波段，是中國目前口徑最大、波段最全的一臺全方位可動(dòng)的高性能的射電望遠鏡，總體性能僅次于美國的110米射電望遠鏡、德國的100米射電望遠鏡和意大利的64米射電望遠鏡。
望遠鏡采用的修正型卡塞格倫天線(xiàn)能在方位和俯仰兩個(gè)方向轉動(dòng)，下方軌道上有6組共12個(gè)輪子驅動(dòng)天線(xiàn)的方位轉動(dòng)，上方的俯仰大齒輪控制天線(xiàn)的俯仰運動(dòng)，這使得望遠鏡可以以高精度指向需要觀(guān)測的天體和航天器，其最高指向精度優(yōu)于3角秒。
望遠鏡的主反射面面積為3780平方米（相當于9個(gè)標準籃球場(chǎng)），由14圈共1008塊高精度實(shí)面板拼裝成，每塊面板單元精度達到0.1毫米，代表了國內大尺度高精度面板設計與制造技術(shù)的最高水平。
主反射面的安裝則采用了國內首創(chuàng )的主動(dòng)面技術(shù)，在面板與天線(xiàn)背架結構的連接處安裝有1104臺高精度促動(dòng)器，用以補償跟蹤觀(guān)測時(shí)重力引起的反射面變形，提高高頻觀(guān)測的天線(xiàn)接收效率。促動(dòng)器的單位精度可達15微米，即一根頭發(fā)絲直徑的一半左右。
望遠鏡坐落的軌道由無(wú)縫焊接技術(shù)全焊接而成。這是國內首次采用全軌道焊接技術(shù)，解決了軌道焊接變形等多項技術(shù)難題。
首個(gè)信號-距地球3.7萬(wàn)光年
養在佘山“深閨”數年的一位探索宇宙奧秘的世界級“高手”，昨天正式“出山”。不必受限于天氣的好壞，憑借它多個(gè)波段的“耳朵”，這座亞洲最大、總體性能世界第四的大型射電望遠鏡，可以靈敏地“傾聽(tīng)”來(lái)自宇宙深處各類(lèi)天體發(fā)出的射電信號，進(jìn)而展開(kāi)測量和研究。
昨天下午，該望遠鏡接收到了首個(gè)信號，它來(lái)自距離地球3萬(wàn)7千光年的區域。
口徑可轉動(dòng)射電天文望遠鏡
為了爭取國際最大規模的射電望遠鏡合作計劃來(lái)華，中國正在貴州省“筑巢引鳳”，建設全球最大的射電望遠鏡。這是中國2007年批準立項的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）項目，日前已經(jīng)在貴州省開(kāi)始基建，項目總投資6.27億元，建設期5年半，已于2011年3月正式開(kāi)工建設，預計于2016年9月建成。建成之后不僅將成為世界第一大單口徑天文望遠鏡，并將在未來(lái)20年至30年內保持世界領(lǐng)先地位。
中科院院士、原國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì )副主席葉叔華表示，FAST最大的技術(shù)成就是解決了球面鏡隨時(shí)變拋面鏡這一難點(diǎn)，中國是世界上首個(gè)掌握該技術(shù)的國家。選擇貴州省，是因為要做一平方公里大口徑的射電望遠鏡，估計要有30個(gè)望遠鏡拼在一起。中國貴州有很多巨大的山谷，足可以放這樣一個(gè)望遠鏡。
科學(xué)家們自1994年提出項目建設規劃后，就苦苦搜尋、反復論證近10年，才確認大射電望遠鏡FAST探測基地落戶(hù)在貴州省平塘縣一片名為大窩凼的喀斯特洼地。“大窩凼不僅具有一個(gè)天然的洼地可以架設望遠鏡，而且喀斯特地質(zhì)條件可以保障雨水向地下滲透，而不在表面淤積，腐蝕和損壞望遠鏡”，FAST工程辦公室副主任張海燕說(shuō)。這里是喀斯特地貌所特有的一大片漏斗天坑群——它就像一個(gè)天然的“巨碗”，剛好盛起望遠鏡如30個(gè)足球場(chǎng)面積大的巨型反射面，望遠鏡建成后，將會(huì )填滿(mǎn)這個(gè)山谷。
由于望遠鏡坐落于“大窩凼”凹坑內，所以非常適合觀(guān)測。另外，大射電望遠鏡的觀(guān)測雖然不受天氣陰晴影響，但在選址中對無(wú)線(xiàn)電環(huán)境要求很高。調頻電臺、電視、手機以及其他無(wú)線(xiàn)電數據的傳輸都會(huì )對射電望遠鏡的觀(guān)測造成干擾，就好像在交頭接耳的會(huì )議上無(wú)法聽(tīng)清發(fā)言者講話(huà)一樣。大射電望遠鏡項目要求，臺址半徑5公里之內必須保持寧靜，電磁環(huán)境不受干擾。
張海燕說(shuō)，大窩凼附近沒(méi)有集鎮和工廠(chǎng)，在5公里半徑之內沒(méi)有一個(gè)鄉鎮，25公里半徑之內只有一個(gè)縣城，是最為理想的選址。有了FAST，邊遠閉塞的喀斯特山區將變成世人矚目的國際天文學(xué)術(shù)中心，成為把貴州展現給世界的新窗口。
中國為建超級天文望遠鏡，將搬遷近萬(wàn)名當地居民。中國官方報道說(shuō)，當地政府已經(jīng)著(zhù)手搬遷事宜，提出對搬遷居民經(jīng)濟補償和住房幫助。報道透露，貴州省水庫和生態(tài)移民局按照每人1.2萬(wàn)元標準進(jìn)行補助；貴州省民宗委按照每戶(hù)1萬(wàn)元標準對少數民族住房困難戶(hù)進(jìn)行補助。
7月3日，位于中國貴州省內的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），順利安裝最后一塊反射面單元，標志著(zhù)FAST主體工程完工，進(jìn)入測試調試階段。FAST主動(dòng)反射面由4450塊反射面板單元組成，面積約25萬(wàn)平米，近30個(gè)標準足球場(chǎng)大小，用于反射無(wú)線(xiàn)電波。據介紹，FAST旨在實(shí)現大天區面積、高精度的天文觀(guān)測，其科學(xué)目標包括巡視宇宙中的中性氫、觀(guān)測脈沖星、探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號等，其應用目標是在日地環(huán)境研究、搜尋地外文明、國防建設和國家安全等國家重大需求方面發(fā)揮作用。
其他項目
當代先進(jìn)射電望遠鏡有：以德意志聯(lián)邦共和國100米望遠鏡為代表的大﹑中型厘米波可跟蹤拋物面射電望遠鏡；以美國國立射電天文臺﹑瑞典翁薩拉天文臺和日本東京天文臺的設備為代表的毫米波射電望遠鏡；以即將完成的美國甚大天線(xiàn)陣。
重要功能
探測遙遠的“地外文明”
這座巨大的望遠鏡外形與衛星天線(xiàn)相似，單口徑500米，猶如一只巨大的“天眼”，將探測遙遠、神秘的“地外文明”。千百年來(lái)人類(lèi)大多是通過(guò)可見(jiàn)光波段觀(guān)測宇宙。事實(shí)上，天體的輻射覆蓋整個(gè)電磁波段，而可見(jiàn)光只是其中人類(lèi)可以感知的一部分。
該射電望遠鏡可以用來(lái)監聽(tīng)外太空的宇宙射電波，其中包括可能來(lái)自其他智能生命的“人工電波”；在電力充足的條件下，這只巨大的“天眼”還能發(fā)送電波信號，幾萬(wàn)光年遠的“外星朋友”將有可能收到來(lái)自中國的問(wèn)候。
可尋找第一代誕生的天體
其能用一年時(shí)間發(fā)現數千顆脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結構與物理規律。而且無(wú)需依賴(lài)模型精確測定黑洞質(zhì)量就可以有希望發(fā)現奇異星和夸克星物質(zhì)；可以通過(guò)精確測定脈沖星到達時(shí)間來(lái)檢測引力波；還可能發(fā)現高紅移的巨脈澤星系，實(shí)現銀河系外第一個(gè)甲醇超脈澤的觀(guān)測突破。
用于太空天氣預報
FAST還將把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽(yáng)系外緣，將深空通訊數據下行速率提高100倍。脈沖星計時(shí)陣，為自主導航這一前瞻性研究制作脈沖星鐘。
同時(shí)，可以進(jìn)行高分辨率微波巡視，以1Hz的分辨率診斷識別微弱的空間訊號，作為被動(dòng)戰略雷達為國家安全服務(wù)。還可跟蹤探測日冕物質(zhì)拋射事件，服務(wù)于太空天氣預報。
帶動(dòng)中國制造技術(shù)發(fā)展
FAST研究涉及了眾多高科技領(lǐng)域，如天線(xiàn)制造、高精度定位與測量、高品質(zhì)無(wú)線(xiàn)電接收機、傳感器網(wǎng)絡(luò )及智能信息處理、超寬帶信息傳輸、海量數據存儲與處理等。FAST關(guān)鍵技術(shù)成果可應用于諸多相關(guān)領(lǐng)域，如大尺度結構工程、公里范圍高精度動(dòng)態(tài)測量、大型工業(yè)機器人研制以及多波束雷達裝置等。FAST的建設經(jīng)驗將對中國制造技術(shù)向信息化、極限化和綠色化的方向發(fā)展產(chǎn)生影響。
65米射電望遠鏡作為我國乃至世界上一臺主干觀(guān)測設備，將在射電天文、天文地球動(dòng)力學(xué)和空間科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域中取得一流的科學(xué)成果，將執行探月工程三期的VLBI測定軌和定位任務(wù)，以及我國未來(lái)月球和火星探測等各項深空探測任務(wù)，同時(shí)用于射電天文觀(guān)測等多項科學(xué)研究。它作為一個(gè)單元參加中國VLBI網(wǎng)，將使其靈敏度提高42%。參加歐洲VLBI網(wǎng)，將使其靈敏度提高15%—35%。作為東亞VLBI網(wǎng)中口徑最大的天線(xiàn)，它將起到主導作用。此外，該望遠鏡將進(jìn)一步提升我國深空測定軌能力，為嫦娥探月工程和更長(cháng)遠的深空探測等國家重大戰略需求服務(wù)。
未來(lái)展望
把造價(jià)和效能結合起來(lái)考慮，今后直徑100米那樣的大射電望遠鏡大概只能有少量增加，而單個(gè)中等孔徑厘米波射電望遠鏡的用途越來(lái)越少。主要單拋物面天線(xiàn)將更普遍地并入或擴大為甚長(cháng)基線(xiàn)﹑連線(xiàn)干涉儀和綜合孔徑系統工作。隨著(zhù)設計﹑工藝和校準技術(shù)的改進(jìn)﹐將會(huì )有更多﹑更精密的毫米波望遠鏡出現。綜合孔徑望遠鏡會(huì )得到發(fā)展以期獲得更大的空間﹑時(shí)間和頻率覆蓋。甚長(cháng)基線(xiàn)干涉系統除了增加數量外，預期最終將能利用定點(diǎn)衛星實(shí)現實(shí)時(shí)數據處理，把綜合孔徑技術(shù)同甚長(cháng)基線(xiàn)獨立本振干涉儀技術(shù)結合起來(lái)的甚長(cháng)基線(xiàn)干涉儀網(wǎng)和干涉儀陣的試驗，很可能孕育出新一代的射電望遠鏡。
您見(jiàn)過(guò)口徑達到500米，“塞滿(mǎn)”整個(gè)山谷的望遠鏡嗎？這就是世界上最大單口徑射電望遠鏡——已于2008年12月底在我國正式開(kāi)工建設的、相當于30個(gè)足球場(chǎng)大的FAST望遠鏡。
FAST設計綜合體現了我國高技術(shù)創(chuàng )新能力，代表了我國天文科學(xué)領(lǐng)域先進(jìn)水平，并將在未來(lái)20年至30年內保持世界領(lǐng)先地位。
射電望遠鏡搜尋外星人的巨無(wú)霸
記者：我們知道天文望遠鏡是非常重要的，通過(guò)它，科學(xué)家可以獲取大量的天文信息，目前我國正在建造世界最大的射電望遠鏡，請問(wèn)南老師，這種射電望遠鏡是用來(lái)做什么的？
南仁東：在眾多的用途中，也許公眾比較感興趣的領(lǐng)域是用來(lái)搜尋地外文明。地球之外的眾多星體中是否還有高等文明的存在，是所有人都想知道的，也是在現代科技飛速發(fā)展的情況下，擺在科學(xué)家面前的一個(gè)重大的課題。
那么，探尋有無(wú)高等文明的存在靠什么？我們知道，天體之間的距離是非常遙遠的，人馬座的比鄰星是除太陽(yáng)外離地球最近的一顆恒星，距離地球4.27光年，所以我們不可能發(fā)射一種能夠直接到達的探測器去探索它們。
而現代電子技術(shù)、無(wú)線(xiàn)電通信、計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，為天文學(xué)家們搜尋地外文明提供了一種好辦法——利用射電波即無(wú)線(xiàn)電波尋找地外文明。一旦在遙遠的某個(gè)恒星上有理性社會(huì )及文明存在的話(huà)，他們的活動(dòng)所產(chǎn)生的無(wú)線(xiàn)電波（電磁波的一種）就會(huì )自覺(jué)不自覺(jué)地向外發(fā)送，并很可能會(huì )傳到地球。如果我們在地球上建立了這種電磁波的接收裝置，就可能接收到外星射電波，從而獲得地外文明存在的信息。
記者：這確實(shí)令人興奮。那么我國這個(gè)名為FAST的、世界最大的射電望遠鏡將會(huì )在搜尋地外文明中起到重要作用？
南仁東：是的，FAST是球面狀的、孔徑達500米的射電望遠鏡，即Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope的英文縮略字頭，建成之后將成為世界最大射電望遠鏡，成為搜尋地外文明最有效的利器。由于星球間的距離太遠，電磁波信息會(huì )混雜在宇宙空間的各種輻射波中，以至于到達地球以后都將非常的弱（除非信號是定向發(fā)送給我們的），微弱的信號可能如同夾雜在雷聲中的蟬鳴，如果接收設備不先進(jìn)的話(huà)，很容易遺漏或難以分辨。所以，天文學(xué)家需要一個(gè)巨大的“耳朵”，這就是巨型射電望遠鏡，它可以收集極遙遠的物體資料，而搜尋地外文明是射電望遠鏡的重要任務(wù)之一。
9月30日，隨著(zhù)長(cháng)度3.5千米的10千伏高壓線(xiàn)纜通過(guò)耐壓測試、變電站設備調試完成，中科院國家天文臺500米口徑球面射電望遠鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)FAST）項目綜合布線(xiàn)工程完成，具備供電條件，這標志著(zhù)“天眼”的神經(jīng)系統已經(jīng)成型，FAST工程進(jìn)入最后的沖刺階段。
世界上著(zhù)名射電望遠鏡
- 位于美國新墨西哥州沙漠中的甚大天線(xiàn)陣（VLA），由27面架設在鐵軌上的口徑25米的天線(xiàn)組成，排列成Y字形。
- 阿塔卡瑪大型毫米波天線(xiàn)陣。（ALMA）
- 日本的VSOP，利用日本HALCA衛星攜帶的8米射電望遠鏡與地面上的射電望遠鏡組成干涉儀。
- 德國的埃菲爾斯伯格射電望遠鏡，口徑100米。
- 位于美國西弗吉尼亞州坡卡洪塔縣綠岸的綠堤望遠鏡，天線(xiàn)尺寸為100米x110米。
- 中國上海佘山天文臺的65米射電望遠鏡。
- 中國北京市密云縣密云水庫北岸國家天文臺，50米口徑射電望遠鏡。
- 中國貴州省平塘縣克度鎮大窩氹洼地的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）
- 日本野邊山宇宙電波觀(guān)測所的45米射電望遠鏡和野邊山毫米波陣列。
- 位于法國南賽Nan?ay觀(guān)測站，1964年建成。
- 籌建中的平方千米陣。（SKA）
參考資料
[1]
“中國天眼”射電望遠鏡4月1日正式對全球科學(xué)界開(kāi)放_科技湃_澎湃新聞-The Paper · 澎湃新聞-The Paper[引用日期2021-01-04]
[2]
非洲將建首座毫米波段射電望遠鏡 · 光明網(wǎng)[引用日期2022-02-07]
[3]
全球規模最大！稻城太陽(yáng)射電成像望遠鏡主體完工 ? · 今日頭條-四川觀(guān)察[引用日期2022-11-13]
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