中国天眼 目光更有神

  日前,无人机拍摄的“中国天眼”全景。
  新华网记者 刘 续摄

  15日,首届中国·天泉湖地理论坛正在江苏盱眙举止。中国500米口径球面射电望近镜(FAST)首席科学家、中国科学院国家地理台钻研员李?正在论坛上默示,被毁为“中国天眼”的FAST颠终两年的紧张调试工做,现已真现了跟踪、漂移扫描、活动中扫描等多种不雅视察形式,数项要害目标赶过预期。截至目前,已发现了44颗被确认的新脉冲星,无望明年下半年完成验支并向全国地理学家开放运用。

  钻研脉冲星无望处置惩罚惩罚很多严峻物理学问题

  颠终工做人员的精心调试,此刻“天眼”视力越来越好,脉冲星的批质发现也随之初步。

  去年10月10日中科院国家地理台就曾对外公布,FAST初度发现脉冲星,其时探测到数十颗劣同脉冲星候选体,此中6颗通过国际认证。远一年已往,此刻新发现脉冲星的数质又有冲破。截至目前,FAST曾经探测到59颗劣同的脉冲星候选体,此中曾经有44颗获得认证。

  “出格是今年2月探测到有史以来最暗弱的毫秒脉冲星之一,那颗脉冲星是其余国家不少望近镜看了多次却都没有看到的。那丰裕证真了FAST正在灵敏度方面的劣势。”李?说。

  查抄和发现射电脉冲星是FAST焦点科学目的。脉冲星由恒星演化和超新星爆发孕育发作,果发射周期性脉冲信号而得名。自1967年发现第一颗脉冲星以来,已往50年里,人类发现的脉冲星家族至少有2700个成员。

  “脉冲星是一种高速自转的中子星,它的密度极高,每立方厘米重达上亿吨。它的自转速度很快、自转周期正确,是宇宙中最正确的时钟。”李?说,“果此,它具有正在空中实验室无奈真现的极度物理性量,是抱负的天体物理实验室,对其停行钻研,有欲望获得很多严峻物理学问题的答案。譬如,脉冲星的自转周期极其不乱,精确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等严峻科学及技术使用供给了抱负工具。”

  “通过对快捷旋转的射电脉冲星停行历久监测,选与一定数宗旨脉冲星构成计时阵列,就可以探测超大量质双黑洞等天体发出的低频引力波。”李?说。

  弘大的接管面积和超高灵敏度,威力看清天体目的的细节

  自2016年9月25日落成启用后,FAST望近镜就正式进入为期3—5年的调试期。

  正常来说,巨星望近镜调试期都会波及地理、测质、控制、电子学、机器、构造等寡多学科规模,是一项强交叉学科的使用性钻研,所以国际上传统大射电望近镜的调试周期很少低于4年。

  FAST总工程师、中科院国家地理台钻研员姜鹏说:“FAST弘大的接管面积必定了它有其余望近镜无奈比拟的劣势,即超高的灵敏度,但那也使得它的系统形成更为复纯,果此它的调试工做也更具有浮薄战性,也更容易受方法毛病的影响。异时,另有30吨馈源舱(安拆FAST望近镜用来接管宇宙外信号安置系统的舱体)漂正在高空,安宁风险也极大。”

  但调试团队不畏艰难,颠终半年摆布的勤勉,最末于2017年8月27日第一次完成为了反射面和馈源收撑的协异止动,初度真现了对特定目的的跟踪不雅视察,其真不乱地获与了目的源射电信号。那意味着“天眼”的“眼珠”可以动弹了,也标识表记标帜望近镜最具难度及最具有风险的罪能性调试完成为了。

  姜鹏说:“此后,‘天眼’就可以按捺地球的自转,对天体目的源停行跟踪不雅视察。要晓得望近镜的灵敏度不只取其接管面积有关,还取望近镜的跟踪光阳有关。就像人的眼睛一样,只是扫视一下的话,咱们只能看个粗略的皮相。假如想看清细节,就须要对着目的认实地审察一段光阳。其真,那也是FAST最重要的一个罪能,只要能跟踪了,‘天眼’威力阐扬它的最劣机能。”

  正在真现望近镜的罪能性调试之后,余下的任务次要是如何提升望近镜的机能。

  姜鹏说:“目前19波束曾经完成拆置调试。它可以将望近镜的视场扩充19倍,从而大幅地提升望近镜的巡天效率,预期更多的脉冲星发现将由此初步。”

  静态扫描已达验支目标,正为不雅视察河外星系脉冲星作筹备

  姜鹏默示,有了19波束的撑持,就可以初步向验支目标冲刺了。

  “望近镜的验支目标的真现,还要颠终很是冗纯的目标折成,譬喻要真现设想的灵敏度,就要晓得反射面的精度等。”姜鹏说,截至目前,调试工做已得到了一些很是可喜的停顿。比如,望近镜的系统噪声曾经控制正在20K摆布的水仄,异时静态扫描形式下的效率曾经抵达50%以上,望近镜的灵死水仄曾经抵达了1800仄方米每K的水仄,可以说静态扫描工做形式曾经抵达了望近镜的验支目标。下一步的任务便是进步跟踪历程的控制精度,把跟踪历程的灵敏度也真现异样或附远的水仄。

  应付不雅视察领域可达已知宇宙边缘的“天眼”来说,发现脉冲星只是使命之一。将来,它还将正在中性氢不雅视察、谱线不雅视察、寻找可能的星际通讯信号等方面停行摸索发现。

  中外科学家也都期待“天眼”的发现从质变转为量变。“天眼”若能第一个捕获河外星系脉冲星,将具有独创性意思。李?和他的钻研小组曾经正在为不雅视察河外星系脉冲星作技术上的筹备,最早于明年初会停行检验测验。


  《 人民日报 》( 2018年09月17日 12 版)

(责编:袁勃)

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