Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Пятьсот метров Диафрагма Сферическая радиотелескоп ( ФАСТ ; китайский :五百米口径球面射电望远镜), по прозвищу Tianyan (天眼, лит «/ Heaven Глаз Неба»), это радиотелескоп , расположенный в депрессии Dawodang (大窝 凼 洼地), естественный бассейн в уезде Пинтан , Гуйчжоу , юго-запад Китая . [1] FAST имеет тарелку диаметром 500 м (1600 футов), построенную в естественной впадине ландшафта. Это самый большой в мире радиотелескоп с заполненной апертурой [2]и вторая по величине диафрагма с одной тарелкой после малонаполненного РАТАН-600 в России. [3] [4]

Он имеет новаторский дизайн, в котором активная поверхность состоит из 4500 панелей для формирования движущихся металлических панелей параболы в реальном времени. [5] Кабина с фидерной антенной , подвешенная на тросах над тарелкой, может перемещаться автоматически с помощью лебедок для управления прибором для приема сигналов с разных направлений. Он наблюдает на длинах волн от 10 см до 4,3 м. [6] [7]

Строительство FAST началось в 2011 году. Первые лучи света были обнаружены в сентябре 2016 года. [8] После трех лет испытаний и ввода в эксплуатацию [9] он был объявлен полностью готовым к эксплуатации 11 января 2020 года [10].

Телескоп сделал свое первое открытие двух новых пульсаров в августе 2017 года. [11] Новые пульсары PSR J1859-01 и PSR J1931-02, также называемые FAST Pulsar # 1 и # 2 (FP1 и FP2), были обнаружен 22 и 25 августа 2017 г .; они находятся на расстоянии 16 000 и 4100 световых лет соответственно. Обсерватория Паркса в Австралии независимо подтвердила открытия 10 сентября 2017 года. К сентябрю 2018 года FAST обнаружил 44 новых пульсара. [12] [13] [14]

История [ править ]

FAST в стадии строительства

Телескоп был впервые предложен в 1994 году. Проект был одобрен Национальной комиссией по развитию и реформе (NDRC) в июле 2007 года. [15] Деревня с 65 людьми была перемещена из долины, чтобы освободить место для телескопа [16] и дополнительные 9,110 людей , живущих в пределах 5 км радиуса телескопа в были перемещены , чтобы создать радио-тихий район . [16] Около 500 семей пытались подать в суд на местное правительство. Жители села обвинили правительство в насильственном сносе домов, незаконных задержаниях и невыплате компенсации. [17]Правительство Китая потратило около 269 миллионов долларов из фондов помощи бедным и банковских кредитов на переселение местных жителей, в то время как строительство самого телескопа обошлось в 180 миллионов долларов США . [18]

26 декабря 2008 года на строительной площадке прошла церемония закладки фундамента. [19] Строительство началось в марте 2011 года [20] [21], а последняя панель была установлена ​​утром 3 июля 2016 года. [16] [21] [22] [23]

Первоначально бюджет составлял 700 миллионов юаней [3] : 49 [20], а окончательная стоимость составила 1,2 миллиарда юаней ( 180 миллионов долларов США ). [16] [24] Существенными трудностями были удаленность объекта и плохой доступ к дороге, а также необходимость добавить экранирование для подавления радиочастотных помех (RFI) от приводов главных зеркал. [5] По-прежнему существуют проблемы, связанные с интенсивностью отказов приводов главного зеркала. [5]

Испытания и ввод в эксплуатацию начались с первым светом 25 сентября 2016 года. [25] Первые наблюдения проводятся без активного первичного отражателя, его конфигурация имеет фиксированную форму и используется вращение Земли для сканирования неба. [5] Последующая ранняя наука имела место в основном в области низких частот [26], в то время как активная поверхность была доведена до проектной точности; [27] более длинные волны менее чувствительны к ошибкам в форме отражателя. Три года ушло на калибровку различных инструментов, чтобы он мог полностью заработать. [25]

Усилия местных властей по развитию туристической индустрии вокруг телескопа вызывают некоторую озабоченность у астрономов, обеспокоенных тем, что соседние мобильные телефоны действуют как источники радиопомех. [28] Прогнозируемое количество туристов в размере 10 миллионов в 2017 году заставит чиновников выбирать научную миссию, а не экономические выгоды от туризма. [29]

Главной движущей силой проекта [5] был Нан Рендонг , исследователь Китайской национальной астрономической обсерватории , входящей в Китайскую академию наук . Он занимал должности главного научного сотрудника [23] и главного инженера [5] проекта. Он умер 15 сентября 2017 года в Бостоне от рака легких. [30]

Обзор [ править ]

FAST имеет отражающую поверхность диаметром 500 метров, расположенную в естественной воронке в ландшафте ), фокусирующую радиоволны на приемной антенне в «кабине приема», подвешенной на 140 м (460 футов) над ней. Отражатель изготовлен из перфорированных алюминиевых панелей, поддерживаемых сеткой из стальных тросов, свисающих с обода.

Поверхность FAST состоит из 4450 [16] треугольных панелей со стороной 11 м (36 футов) [31] в форме геодезического купола . Лебедки 2225, расположенные внизу [5], делают его активной поверхностью , натягивая стыки между панелями, деформируя гибкую стальную кабельную опору в параболическую антенну, выровненную в желаемом направлении неба. [32]

Одна из шести опорных башен кормовой кабины

Над отражателем расположена легкая кормовая кабина, перемещаемая кабельным роботом с помощью сервомеханизмов лебедки на шести опорных башнях. [21] : 13 Приемные антенны устанавливаются ниже на платформе Стюарта, которая обеспечивает точное управление положением и компенсирует возмущения, такие как движение ветра. [21] : 13 Планируемая точность наведения составляет 8 угловых секунд . [6]

300 м освещенная диафрагма в пределах 500 м антенны

Максимальный зенитный угол составляет 40 градусов при уменьшении эффективной освещенной апертуры до 200 м и 26,4 градуса, когда эффективная освещенная апертура составляет 300 м без потерь. [33] [3] : 13

Хотя диаметр отражателя составляет 500 метров (1600 футов), в любой момент времени используется только круг диаметром 300 м (имеющий правильную параболическую форму и «освещаемый» приемником). [21] : 13 Телескоп можно направить в разные точки неба, освещая 300-метровую часть 500-метровой апертуры.

Его рабочий диапазон частот 70 МГц до 3,0  ГГц , [34] с верхним предельным набором по точности , с которой первичными может аппроксимировать параболу. Его можно немного улучшить, но размер треугольных сегментов ограничивает самую короткую длину волны, которую можно получить. Изначально планировалось охватить частотный диапазон 9 приемниками. На этапе строительства был предложен и построен сверхширокополосный приемник с диапазоном частот от 260 до 1620 МГц .., который произвел первое открытие пульсаров с помощью FAST. [35] На данный момент установлена ​​только FAST-группа приемников L-диапазона из 19 лучей (FLAN [7] ), которая работает в диапазоне от 1,05 ГГц до 1,45 ГГц.

Система архивов нового поколения (NGAS), разработанная Международным центром радиоастрономии (ICRAR) в Перте, Австралия, и Европейской южной обсерваторией, будет хранить и поддерживать большой объем собираемых данных. [36]

Научная миссия [ править ]

На веб-сайте FAST перечислены следующие научные цели радиотелескопа: [37]

  1. Крупномасштабное нейтральный водород обследование
  2. Наблюдения за пульсаром
  3. Руководитель международной сети интерферометрии с очень длинной базой (VLBI)
  4. Обнаружение межзвездных молекул
  5. Обнаружение сигналов межзвездной связи ( Поиск внеземного разума )
  6. Массивы хронометража пульсаров [38]

Телескоп FAST присоединился к проекту Breakthrough Listen SETI в октябре 2016 года для поиска разумных внеземных коммуникаций во Вселенной. [39]

Китайское издание Global Times сообщило, что его 500-метровый (1600 футов) телескоп FAST будет открыт для мирового научного сообщества с апреля 2021 года (когда заявки будут рассмотрены) и вступит в силу в августе 2021 года. Иностранные ученые смогут подавать заявки. заявки в Национальные астрономические обсерватории Китая онлайн. [40] [41]

Сравнение с телескопом Аресибо [ править ]

Сравнение радиотелескопов Аресибо (вверху), FAST (в центре) и РАТАН-600 (внизу) в одном масштабе

Базовая конструкция FAST аналогична бывшему телескопу Аресибо . Обе конструкции имели отражатели, установленные в естественных пустотах внутри карстового известняка, сделанные из перфорированных алюминиевых панелей с подвешенным над ними подвижным приемником; и оба имеют эффективную апертуру меньше физического размера первичной обмотки. Однако есть существенные различия помимо размера. [32] [42] [43]


Сначала блюдо Аресибо было закреплено в форме шара. Хотя он также был подвешен на стальных тросах с опорами внизу для точной настройки формы, они управлялись вручную и регулировались только во время технического обслуживания. [32] Он имел фиксированную сферическую форму с двумя дополнительными подвесными отражателями в григорианской конфигурации для коррекции сферической аберрации . [44]

Во-вторых, приемная платформа Arecibo была закреплена на месте. Чтобы выдержать больший вес дополнительных отражателей, основные опорные тросы были статичными, а единственная моторизованная часть была тремя прижимными лебедками, которые компенсировали тепловое расширение . [32] : 3 Антенны могли перемещаться по вращающемуся рычагу под платформой, чтобы обеспечить ограниченную регулировку азимута. [32] : 4 Этот меньший диапазон движения ограничивал просмотр объектов в пределах 19,7 ° от зенита. [45]

В-третьих, Аресибо мог получать более высокие частоты. Конечный размер треугольных панелей, составляющих первичный отражатель FAST, ограничивает точность, с которой он может аппроксимировать параболу, и, следовательно, самую короткую длину волны, с которой он может фокусироваться. Более жесткая конструкция Arecibo позволяла сохранять резкость на длине волны до 3 см (10 ГГц); FAST ограничен 10 см (3 ГГц). Улучшения в управлении положением вторичного отражателя могли бы увеличить его до 6 см (5 ГГц), но тогда первичный отражатель становится жестким ограничением.

В-четвертых, тарелка FAST значительно глубже, что способствует более широкому полю обзора. Хотя диаметр кривизны на 64% больше, радиус кривизны FAST составляет 300 м (980 футов), [21] : 3 чуть больше, чем у Аресибо 270 м (870 футов), [45], поэтому он образует дугу 113 ° [21] : 4 (по сравнению с 70 ° для Аресибо). Хотя полная апертура Аресибо 305 м (1000 футов) могла использоваться при наблюдении за объектами в зените , это было возможно только с линейным фидером, который имел очень узкий частотный диапазон и был недоступен из-за повреждения с 2017 года. [46] Большинство При наблюдениях в Аресибо использовались данные по григорианскому календарю, где эффективная апертура составляла приблизительно 221 м (725 футов) в зените [46].. [32] : 4

В-пятых, на более крупной вторичной платформе Аресибо также размещалось несколько передатчиков , что делало ее одним из двух инструментов в мире, способных выполнять радиолокационную астрономию . [ необходима цитата ] Планетарная радиолокационная система, финансируемая НАСА, позволила Аресибо изучать твердые объекты от Меркурия до Сатурна и выполнять очень точное определение орбиты на околоземных объектах , особенно потенциально опасных . Аресибо также включил несколько радаров, финансируемых NSF, для исследований ионосферы. Такие мощные передатчики слишком велики и тяжелы для небольшой приемной кабины FAST, поэтому он не сможет участвовать в планетарной защите.хотя в принципе он мог служить приемником в бистатической радиолокационной системе.

В популярной культуре [ править ]

Он появился в эпизоде ​​«Поиски разумной жизни на Земле» телесериала « Космос: возможные миры», представленного Нилом деГрассом Тайсоном .

См. Также [ править ]

  • Китайская космическая программа
  • Площадь Километры Массив - предлагаемый 1 км 2 телескопа массив в Австралии и Южной Африке
  • KARST - предложение Китая 1990-х годов принять СКА

Ссылки [ править ]

  1. ^ "中国" 天 眼 "能 不能 发现 外星人? " [Может ли китайский Тяньянь найти инопланетян?] (На китайском). Информационное агентство Синьхуа . 22 февраля 2016.
  2. ^ Brinks, Элиас (11 июля 2016). «Китай открывает проем в космос» . Разговор . Новости США и Мировой отчет . Проверено 12 августа +2016 .
  3. ^ a b c Нан, Рендонг (апрель 2008 г.). Проект FAST - Сферический радиотелескоп с апертурой пятисот метров (PDF) . Двусторонний китайско-американский семинар по астрономии . Пекин . Проверено 4 июля 2016 года .
  4. ^ «Китай начинает строительство самого большого в мире радиотелескопа» . Новый ученый . 8 июня 2011 . Проверено 19 октября 2015 года .
  5. ^ a b c d e f g Нормил, Деннис (26 сентября 2016 г.). «Самый большой в мире радиотелескоп будет искать темную материю, слушать инопланетян» . Новости науки . DOI : 10.1126 / science.aah7346 .
  6. ^ а б НАН, РЕНДОНГ (2011). Проект "Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (быстрый)" . Международный журнал современной физики D . Ключевая лаборатория радиоастрономии Китайской академии наук. 20 (6): 989–1024. arXiv : 1105,3794 . Bibcode : 2011IJMPD..20..989N . DOI : 10.1142 / S0218271811019335 . S2CID 26433223 . 
  7. ^ а б Ли, Ди (2018). «FAST в космосе: соображения для многолучевой многоцелевой съемки с использованием китайского сферического радиотелескопа с апертурой 500 м (FAST)» . Журнал IEEE Microwave . Национальные астрономические обсерватории Китайской академии наук, Пекин, Китай. 19 (3): 112–119. arXiv : 1802.03709 . Bibcode : 2018IMMag..19..112L . DOI : 10.1109 / MMM.2018.2802178 . S2CID 4595986 . 
  8. Синьхуа (25 сентября 2016 г.). «Си приветствует запуск крупнейшего в мире радиотелескопа в Китае» - через China Daily.
  9. ^ «БЫСТРАЯ домашняя страница на английском языке» . Архивировано из оригинала 16 марта 2017 года . Проверено 15 января 2017 года .
  10. ^ "Самый большой в мире радиотелескоп начинает официальную работу" . Синьхуа . 11 января 2020.
  11. Джонс, Эндрю (10 октября 2017 г.). «Огромный новый китайский радиотелескоп FAST обнаружил два новых пульсара» . GBTimes.
  12. ^ McGlaun, Шейн (11 октября 2017). «Китайский телескоп FAST обнаружил несколько пульсаров в раннем использовании» . слэшгер . Проверено 11 октября 2017 года .
  13. ^ Джонс, Эндрю. «Китайский радиотелескоп FAST обнаружил еще три пульсара» . gbtimes . Проверено 14 декабря 2017 года .
  14. ^ "Китайский телескоп FAST идентифицирует 44 пульсара" . scio.gov.cn . Проверено 12 сентября 2018 года .
  15. Перейти ↑ Jin, Nan & Gan 2007 .
  16. ^ a b c d e «Синьхуа Insight: завершена установка крупнейшего в мире радиотелескопа» . Синьхуа . 3 июля 2016 г.
  17. ^ « ' Благодарение инопланетянам': тысячи перемещенных лиц из-за огромного телескопа Китая» . AFP . 1 декабря 2016 г.
  18. Де Хесус, Сесиль (26 сентября 2016 г.). Caughill, Патрик (ред.). «Поиски жизни за пределами Земли: самый большой в мире радиотелескоп только что вышел в Интернет» . Футуризм .
  19. ^ "中国科学院 · 贵州 省 共建 国家 重大 科技 基础 设施 500 米 口径 球面 射 电 望远镜 (FAST) 项目" (на китайском языке). Guizhou Daily. 27 декабря 2008 года Архивировано из оригинала 12 января 2009 года . Проверено 28 декабря 2008 года .
  20. ^ a b Быстро, Даррен (16 июня 2011 г.). «Китай строит самый большой в мире радиотелескоп» . гизмаг . Проверено 13 августа 2012 года .
  21. ^ Б с д е е г Rendong Nan; Ди Ли; Чэнджин Джин; Цимин Ван; Личунь Чжу; Венбай Чжу; Хайян Чжан; Юлинг Юэ; Лэй Цянь (20 мая 2011 г.). "Проект сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой (FAST)". Международный журнал современной физики D . 20 (6): 989–1024. arXiv : 1105,3794 . Bibcode : 2011IJMPD..20..989N . DOI : 10.1142 / S0218271811019335 . S2CID 26433223 . 
  22. ^ "Китай завершает установку самого большого телескопа в мире" . Почта БРИКС . 3 июля 2016 г.
  23. ^ Б McKirdy, Юэн (12 октября 2015). «Китай смотрит на звезды с созданием крупнейшего в мире радиотелескопа» . Новости CNN . Проверено 19 октября 2015 года .
  24. Шен, Алиса (31 октября 2018 г.). «Разыскиваются: исследователи для гигантского телескопа Китая интерпретируют сигналы со всей вселенной» . Южно-Китайская утренняя почта .
  25. ^ a b Морелль, Ребекка (25 сентября 2016 г.). «Колоссальный радиотелескоп Китая начинает испытания» . BBC News . Проверено 25 сентября 2016 года .
  26. ^ Юэ, Юлинг; Ли, Ди; Нан, Рендонг (20–31 августа 2012 г.). БЫСТРЫЙ обзор низкочастотных пульсаров . Нейтронные звезды и пульсары: проблемы и возможности через 80 лет . arXiv : 1211.0748 . DOI : 10.1017 / S174392131300001X .
  27. ^ Ли, Ди; Нан, Рендонг; Пан, Чичен (20–31 августа 2012 г.). Проект сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой и его ранние научные возможности . Нейтронные звезды и пульсары: проблемы и возможности через 80 лет . arXiv : 1210,5785 . DOI : 10.1017 / S1743921312024015 .Видео доступно на http://www.pulsarastronomy.net/IAUS291/video/DiLi/
  28. ^ Чен, Чжоу; Банда, Ву. «Ученые обеспокоены планами превратить телескоп в достопримечательность» . Caixin Online . Проверено 26 сентября 2016 года .
  29. Рианна Чен, Стивен (24 августа 2017 г.). «Как шумные китайские туристы могут заглушать инопланетные сигналы в самый большой телескоп в мире» . Южно-Китайская утренняя почта . Проверено 24 августа 2017 года .
  30. ^ "中国 天 眼" 首席 科学家 南 仁 东 病逝 享年 72 岁" . Служба новостей Китая (на китайском языке). 16 сентября 2017 г.
  31. ^ "Китай собирает самый большой телескоп в мире в Гуйчжоу" . Синьхуа. 24 июля 2015 г. - через China.org.cn.
  32. ^ Б с д е е Williams, RL II (июль 2015). Сферический радиотелескоп с апертурой в пятьсот метров (FAST) Модель робота на кабеле и сравнение с обсерваторией Аресибо (PDF) (Отчет). Университет Огайо. Архивировано из оригинального (PDF) 22 октября 2016 года . Дата обращения 6 июля 2016 . Хотя этот источник содержит множество деталей, его надежность вызывает сомнения. Он довольно подробно описывает (в конце стр. 4) тот факт, что диаметр тарелки FAST на самом деле составляет 519,6 м; в документах, опубликованных учеными проекта, которые, вероятно, должны были знать, прямо говорится, что тарелка простирается «до кольца балок диаметром ровно 500 м».
  33. ^ Jin Chengjin; и другие. (23 октября 2013 г.). "Оптика пятисотметрового сферического радиотелескопа с апертурой" (PDF) . Международный симпозиум по антеннам и распространению радиоволн .
  34. ^ "Приемные системы" . БЫСТРАЯ домашняя страница . Национальные астрономические обсерватории Китайской академии наук . Проверено 28 июня 2014 .
  35. Цянь, Лэй (май 2019 г.). «Первый пульсар, открытый FAST» . Наука Китай Физика, механика и астрономия . Ключевая лаборатория CAS FAST Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук. 62 (5): 4 с. ArXiv : 1903.06318 . Bibcode : 2019SCPMA..6259508Q . DOI : 10.1007 / s11433-018-9354-у . S2CID 119479606 . 959508. 
  36. ^ "БЫСТРЫЙ Радиотелескоп открыт для бизнеса" . Небо и телескоп . 27 сентября 2016 . Проверено 10 октября +2016 .
  37. ^ «Наука» .
  38. ^ Hobbs, G .; Dai, S .; Манчестер, РН; Шеннон, РМ; Kerr, M .; Ли, KJ; Сюй Р. (1 июля 2014 г.). «Роль FAST в синхронизирующих массивах пульсаров». arXiv : 1407.0435 [ astro-ph.IM ].
  39. ^ «Национальные астрономические обсерватории Китая, прорывные инициативы запускают глобальное сотрудничество в поисках разумной жизни во Вселенной» (пресс-релиз). Прорывные инициативы. 12 октября 2016 г. - через Astrobiology Web.
  40. Дент, Стив (4 января 2021 г.). «Огромный китайский телескоп FAST откроется для ученых всего мира в апреле» . Engadget (через Yahoo! Finance) . Проверено 5 января 2021 года .
  41. ^ "Китайский телескоп FAST будет доступен для иностранных ученых - Синьхуа | English.news.cn" . www.xinhuanet.com . Проверено 4 января 2021 года .
  42. ^ Джин, Чэнджин; Чжу, Кай; Фан, Джин; Лю, Хунфэй; Чжу, Ян; Гань, Хэнцянь; Юй Цзинлун; Гао, Чжишэн; Цао, Ян; Ву, Ян (23 октября 2013 г.). Оптика пятисотметрового сферического радиотелескопа с апертурой (PDF) . Международный симпозиум по антеннам и распространению радиоволн . Нанкин: Национальные астрономические обсерватории Китайской академии наук.
  43. ^ Их, Yuhai H. (11 декабря 1998). «Новый дизайн гигантского сферического радиотелескопа типа Аресибо с активным главным отражателем» (PDF) . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . Пекинская астрономическая обсерватория Китайской академии наук. 301 (3): 827–830. Bibcode : 1998MNRAS.301..827Q . DOI : 10.1111 / j.1365-8711.1998.02067.x .
  44. Кортес-Медельин, Германия (13 сентября 2010 г.). AOPAF: Фазированная матрица обсерватории Аресибо (PDF) (отчет). Национальный центр астрономии и ионосферы Корнельского университета.
  45. ^ a b "Аресибо: Общая статистическая информация об антенне" . Национальный центр астрономии и ионосферы . 3 января 2005 . Проверено 5 июля +2016 .
  46. ^ а б "Обсерватория Аресибо и ее телескоп" . Архивировано 1 декабря 2020 года . Дата обращения 1 декабря 2020 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Nan, R .; и другие. (16 июня 2002 г.). "Километровый квадратный радиотелескоп - KARST" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 октября 2006 года. Cite journal requires |journal= (help)
  • Джин, CJ; Nan, RD; Ган, штаб-квартира (октябрь 2007 г.). «Телескоп FAST и его возможный вклад в высокоточную астрометрию» (PDF) . Труды Международного астрономического союза . 3 (S248): 178–181. Bibcode : 2008IAUS..248..178J . DOI : 10.1017 / S1743921308018978 .
  • Ли, Ди; Пан, Чичен (30 декабря 2016 г.). "Проект сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой (FAST)". Радио наука . 51 (7): 1060–1064. arXiv : 1612.09372 . Bibcode : 2016RaSc ... 51.1060L . DOI : 10.1002 / 2015RS005877 . S2CID  119363387 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой - сайт
  • Создание крупнейшего в мире радиотелескопа - BBC News на YouTube
  • FAST: самый большой телескоп в мире - китайские иконки на YouTube (25 сентября 2016 г.)