世界最大的單口徑射電望遠鏡在中國
它就是“中國天眼”
2021年4月1日,它將正式對全球科學界開放
“天眼”能洞悉宇宙“前世”嗎?
“天空實驗室”裡的科學家怎麼工作?
這座大國重器唯一的“打卡”點在哪?
它又為何受到全球熱切關注?
跟著這組問“中國天眼”海報,我們帶你瞭解關於“天眼”的“十萬個為什麼”
2019年8月28日,“十二個時辰”裡的“中國天眼”(拼版照片,檢修期間拍攝)。新華社記者 歐東衢 攝
“中國天眼”都有什麼本事?
“中國天眼”全稱是500米口徑球面射電望遠鏡。它的靈敏度穩居世界射電望遠鏡之首,可有效探索的空間範圍體積遠超它之前最先進的射電望遠鏡。來看看“天眼”都能做些什麼。
對射電望遠鏡來說,反射面大小決定靈敏度,而靈敏度決定“眼力”。“中國天眼”技術團隊首創主動變形反射面,使望遠鏡覆蓋40度天頂角,讓“天眼”能看得更遠更廣,甚至看到遙遠的河外星系。(全文詳見)
科學家們建造“中國天眼”,一個重要目的就是捕捉宇宙誕生之初大爆炸時的餘波,重現宇宙“前世”圖景。目前“天眼”已經在觀測銀河系及近鄰星系的中性氫,更早期宇宙的中性氫輻射頻率更低,在“天眼”的設計範圍之內,只要換一臺對應頻率的接收機就可以探索更早期宇宙。(全文詳見)
快速射電暴,被科學家形象地稱為宇宙中的“閃光燈”。這是因為它雖然僅持續幾個毫秒,卻可以在這麼短時間內,把相當於地球上幾百億年的發電量完全以不可見的無線電波釋放掉。而要“看到”快速射電暴,就需要藉助“中國天眼”。(全文詳見)
天空視角看“中國天眼”和它所在的喀斯特山區。(資料來源:新華社現場雲——60萬米高空看貴州)
“中國天眼”是如何運行、保養的?
“中國天眼”的“家”,在貴州平塘一個名叫大窩凼的喀斯特窪坑裡。雖然身在窪地,但它卻看得很遠、看到深空。在科學家心裡,它是一座“天空實驗室”。
“大鍋”跟人一樣有“汗毛孔”。為了讓它雨天能暢快呼吸,工程師給它鑽出數千萬個小孔。在大窩凼下面50多米深的地方,有貴州最大的地下河——大小井巖溶地下暗河,雨水基本從暗河流走。工程技術人員還沿窪地底部開鑿洩洪隧洞,從根本上消除了洪澇風險。(全文詳見)
射電望遠鏡不能直接成像,而是抓取目標的無線電信號,用數據說話。天文學家利用“天眼”開展工作,有點類似移動靶射擊運動,需要不斷地選取目標、瞄準目標射擊、分析結果。“天眼”傳輸的海量數據,基本沒有手動分析的可能,所以天文學家都是“程序員”,用大數據手段實現天地“連線”。(全文詳見)
“天眼”的工程師團隊利用全過程仿真技術,把整個反射面用力學模型完全數字化,建立起了反射面安全評估系統。如果問題出在反射面板上面,工程師還會模仿“太空行走”,藉助一個直徑7.6米的氦氣球,“走”到反射面任意地方去解決問題。(全文詳見)
作為普通人,如何才能親近“中國天眼”?
科學也可以是最綺麗的風景。到貴州平塘,穿越電磁波寧靜區、登上這個大國重器唯一的“打卡點”,你可以親眼見證最美麗的科學風景。
“中國天眼”觀景臺也叫瞭望臺,在望遠鏡東側的山頂上。清晨,有可能看到雲霧在“大鍋”中翻滾;正午或夕陽西下時,“大鍋”反射的陽光會讓你眯上眼睛;晚上,有可能看到銀河掠過“大鍋”邊的山巒。(全文詳見)
穿行在天文小鎮周邊的柏油路上,時不時路邊會有牌子提醒,你已進入電磁波寧靜區核心區。為了給“天眼”觀測運行營造良好的電磁環境,平塘縣先後對核心區內村寨實施移民搬遷,並關閉了附近所有通信基站。(全文詳見)
走的是“嫦娥路”,過的是“日月橋”,天文小鎮集納了中國人從古至今對宇宙的幻想。天文啟蒙教育、學術交流活動豐富,研學旅行精品課程、天文科普研學夏令營廣受歡迎,截至目前已接待超5000批次、10萬人次的研學團隊。(全文詳見)
越來越多靠“觀天”牌吃上旅遊飯的平塘人,都忘不了一個名字,那就是“中國天眼”的發起者和奠基人、著名天文學家南仁東。2013年5月23日,天上多了一顆“平塘星”。2018年10月15日,天上又多了一顆“南仁東星”。這兩顆“星”註定相望永恆。(全文詳見)
從“中國天眼”底部看星空。(中科院國家天文臺提供,“中國天眼”建設期間拍攝)
回溯原初宇宙,揭示更多宇宙奧秘,這是建造“天眼”的原動力,也是終極目標。從這個意義上說,洞穿未來的“天眼”是人類在科學前沿實現重大突破、加快創新驅動發展的利器。
“中國天眼”在很多領域具備超強“發現力”:發現氣體星系的數量有望在過去的基礎上提高10倍,發現的脈衝星數量有望翻倍,有望發現新的星際分子……
從“天眼”的早期成果看,不少有國際專家參與。面向全球科學界開放後,在望遠鏡時間分配上會有更激烈的競爭。“天眼”將為更多人投身科學事業提供平臺。
宇宙從哪裡來,又將到哪裡去?許多問題有待科學家通過探索與研究去發現。(全文詳見)
策劃:趙承、李自良
監製:張旭東、段羨菊
統籌:崔潁、王麗、胡星
文字:齊健
海報拍攝:歐東衢、劉續、楊文斌
海報製作:齊健、汪強
視覺/編輯:金地
鳴謝:中科院國家天文臺
新華社國內部、新華社貴州分社聯合出品
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