阿雷西博射电望远镜

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范文一:射电望远镜

央视为:什造么天眼给与困生买贫餐午样重要一

7

3日月世,界最大口单径电射远镜—望500米口—径面射球电望远镜(ivFhuedrne dmteerAp ertue SrhepicrlTalesecpo,简称eASFT完成最后)一反块射面元的单装吊。中国“天

”F眼AT顺利S完,举世工目!瞩近年些,从界上最世大远镜到最望深实验…室…项一项科学大程不断拓宽工中国科了的维度,被BB研C称“中国的科学为革命。”

着经随济展和发科研入投比例增,中加国的科研支出增迅长。速国现中在研在上发投入已的超过G经DP2的%,个这例比欧盟高,并且有望比在2200前达年2.5到,%超越美。

中发国的表究论研文数的量过超了除美国以的任外国何,每5家篇世界全范围引内率最高用的论文中大约有1篇会,中有国究者的名研出字。现

没有济经报回的科不研也做罢

?全在为国中国天“眼顺”完工利欢欣鼓的舞时,同也一些有“刺耳的”音声出现—“不过是‘—烟放花,与民生’益”无“、了那么花多钱探测看不见去东的西,不还如省给钱困贫学生买饭”.午......

确实,2自060起,年国政府中科研创在新上投入绝对值的就达到界世第的二水平仅次,美国于,但产出比依然却于发低国家,达重金而下砸的技成果科转也化存障在。碍

么,真的如网那友说所,没有经济报回的研科不也罢吗做?听听央视评论怎员么!说

科项目,关乎国家学科发展布局和技治政决策

们为什么要崇尚科学?我人类发进展步的史历,是就类在科人学的梯上不阶迈进断的史。无历论是早的期汽机开蒸启业工化代,时是还互网把联类人带入息化时信代,技科是打都新时开大代的门一把匙。钥

大科学工,或程者重大说科技工程,本身既是其许学科领域多展开新研究不可创少的缺技和手段术支,撑也是科学技高度术展的发合体综和现彰显国家科技力的重要实志。它标立足于家国重战略需大,是一求个跨学、科跨领域跨层、次且要需大科技量资源成集和多位单协的作复巨系统杂。

学科工程国家在代化现建中占设有常重非要地位,的对治政经、、社济会科技、国、等防有着巨的大略战用作也真,切反映了地一个家的综合国力。正因如此实,它规划的和立决项往往涉策及国发展家战略,需要国从发家展略战全的高度,集局力量和中优势来实和施推动可。以说大科学工,的程出和提实,本身施但反映不科了家学科对学展趋势发和问的科学题判,而断且现了体个国家一自身对技科发展布的局战略选择和政决策治。

科技

民生与从,就来是不与熊掌鱼关的系

事上实大科,工程学往往具有较的产业强关联度,对国经民部

济门的溢出效“应”非高常例。,如国的我大飞机制造工程年来近入投巨大C,199等飞机制造也大得了长取足进步。的研在制飞机大的过中程需,要学跨科全、方的努位力一旦取。突得破,将为国的材我科料学、子电技、航术空天航、密精工业、器仪仪表诸多产业等来成带和效果,益这将极地大哺工业、反制业和民生造领域。

又如,针对疾疟那的战役,场投入之在初谁都不清看前,更路是政多层面对于治抗美援的越量。考而然,多年许,当后呦屠呦在诺贝站医学奖尔的奖领台上,时我才们看清,这项能大科学工程于对人类究竟意有义多深远

。大科

学时背景代下,科与技经济、会社、然以及人自的关类系,都生发根本了性改的变。科与技术学的互相作用来越强,越限界也越越模来,并日糊走向一益化。而一个体家的国科学技术实,力来越取越于决组大织学科工、组程织大重科技目、项握关掌技术键的能力

坚信定心,鼓探索,励包容失

向“着界科技强国世断前进”是不新时的代题主,与们每我人个有。应关该热期盼能有切更多的科大学工程问并取世得突破为塑,国家造的技竞科力争积蓄和未发展来的能潜助力,为家国经建济、设防国建设社和发会展做战略出性基础、和前瞻性的贡性献。

然当有质,声疑也好有的面,一疑质声越大代表监督的,量力大越随。国着家入投加,数量庞大增科的研基金不能决大水漫灌,一定要严格落,实支持重在要项目、育培秀人才优上发更大作挥。用果每如家一研科构,都机能科有效学管地基金理避,寻租免败、腐挥浪费霍,么那众公一定会加坚更定对国中研的科心,信励探鼓索、容失败包。

关读阅

:地球上很

人吃不上多饭为么还要什索探宇宙

面对

耗巨大的航天资项目许,多可人能都会这有样的问疑。170年,9名赞比亚一女Ma修y rJucudan信N致AS航行A中心学副科监史都总格林士,博问了同问题。史都林样很格回信快。NAAS随以《为后么什探索要宙》为宇题标这将真挚的回信封表—发爱亲Ma的r yuJucnad修女:

先,请首许我向你允以及你勇敢姐的们妹表达深的深意,你敬们献身于类人最崇的事业:帮高身处助困的境胞。同

在详细明说我的太们空目项如帮助解决地何上面的危之机前我,先想短讲简个真实一故的事4。0年0前德国,小某里镇一有位爵伯他,将自己收入一大的部分给捐镇了上的穷子,人这十令分钦人。佩一,伯天碰爵了到个一怪奇人的,他中家有一工作个和一台个小实验。他白天卖力工室,作上的几晚时的时间专心小进行究研把小玻。璃研磨成片镜片,后把然研好的镜磨片到装

镜筒,里此用观察来小细物件。的伯爵这被个所未前见的以可把西放东观察大的小发迷明了。他住请邀个怪这人住了他到城的堡,里作为伯的爵客,此后门可他专以投心所有的时入间来研这究光学器件些。

然,而子上的镇人得后知,很都气生。我“们还在受疫的瘟,苦他”抱怨们道“而他却为那,个闲人和没他用爱的好乱花钱”!爵听到伯后为不所。动

果不然其他的。作获工了得丰厚的回:报微显。显微镜的镜明给医学发带来前所未了有的发,展由此开的展研究及成果其消除,了世上界大分部区地肆虐的疫和其瘟他些一染性疾传。

病伯爵

支为这项研持究发所花费的明钱,金其终结果最大大减轻人了类遭所受的难苦这回报,远远过超单将这些纯钱用救济来那些受瘟遭疫的。人

解决饥

问题饿的关键两有部:分食的物产生和食的物发。食物放的生所涉及产农业、畜的牧、业渔及业他其大规生模活产动世界上的在一地些高效区高,而产有的地区在则量严重不产足。过通高技科手段如,灌管溉,理料肥的用使,气预天,产报评估量程序化,种植农,优田选作,的物习性耕作与间选择时和农物作调及查割收划计,可显著提以高土的生地产效率。

造地球卫星疑是无进改这两个关问键题最有的工具。在远力离面的地行运轨道,卫星上能在够很的时短里扫描大间片陆地的可以同时。观计算农察物作生所长需要多项的指,标土壤、情、雨旱雪气等等天,并且以将这些可息广信播至面接地收站便做进一以处理步事。实明,证配有备土地资源传器感及应相农的业程的人序卫造系星,即便是最统简的型号单,能也给作农的年物量产来数带十亿美元计以提升。

登月的程工需历史要上前所未的有高度精高和可性靠面。对如严苛此要的求,们我寻找新材料,新要法方;开出发好的更工程系统用,更可的制靠作程流让;仪的工作寿命更长器;久至甚需探要全新的索自规律然

些为这登月发的明技术同样可新用以地于上的工面项目。每年程都有大概,0100从项太空目中项发展来的新出术被技用于日常活中,这生技些术造出打更好的房厨具用和农设场备,好的缝更纫和机收音机,更的好轮船和机,飞更确精的气预报和风暴预警天,好的通讯设更,更好施医的设疗,备乃更好的至常日工小。具你可会问能为么先什计出宇设航登员舱的月维生系统而,是先为不力听碍障者患造出声有阅读备呢。设案答很简单:决解工程题问时重要的技,术破突往并不是按往就部直接班到的,得而是自能来够激发强大创新精出神,能燃够起的想力和象定的坚动行,以力及

能够整合所好有资源充满的挑的目战。标

太空旅行可置疑是无项一充满战挑事业。通往的星火航行的并能直不接提食物解供决饥荒题问。而然,它带所来大的量技新术新和法方可以在火星项用目之,外将产这生倍于数始花原的费益。收

由美国府政控制提并供资金持的所支有活动,中空项太无目最引人瞩目疑也容易引起争最议。尽管仅其占全预算的1.部6%不到,民全产生总值的千分之三作。为技术新的驱动和者化催剂,空太目项开了展多项础基学的科究,它研地位注的不定同其于他动活。某种从义上来意说以太,空目对项会的社响影,地其位当相3000于4—000前的年争战动活。

如果国之间不家比拼轰炸机和远再程弹导,而代之取比拼球月船飞的能,性将避那免多战乱少之苦聪!慧胜的者利满怀希将望,败者失也用饱不痛尝苦不,再下埋仇恨种的子,不再来复仇的战带。争

空太探不仅索给仅类人提供一面视审自的镜己子它还能给我们带来全,的新技术全新的挑,战和取进神精以及面,对严现实峻问题时依然观乐信的心自。态我信,相人类从宙宇中到学的充分印证了,Abert lchwSiteezr句名那言“:我心忧忡地忡待看未来但仍满怀,美好的望希。”

向您和您的孩子们致以我真最的挚敬!意

您诚的挚恩斯特史·都格林

原文地址:http://fanwen.wenku1.com/article/20514657.html
央视为:什造么天眼给与困生买贫餐午样重要一

7

3日月世,界最大口单径电射远镜—望500米口—径面射球电望远镜(ivFhuedrne dmteerAp ertue SrhepicrlTalesecpo,简称eASFT完成最后)一反块射面元的单装吊。中国“天

”F眼AT顺利S完,举世工目!瞩近年些,从界上最世大远镜到最望深实验…室…项一项科学大程不断拓宽工中国科了的维度,被BB研C称“中国的科学为革命。”

着经随济展和发科研入投比例增,中加国的科研支出增迅长。速国现中在研在上发投入已的超过G经DP2的%,个这例比欧盟高,并且有望比在2200前达年2.5到,%超越美。

中发国的表究论研文数的量过超了除美国以的任外国何,每5家篇世界全范围引内率最高用的论文中大约有1篇会,中有国究者的名研出字。现

没有济经报回的科不研也做罢

?全在为国中国天“眼顺”完工利欢欣鼓的舞时,同也一些有“刺耳的”音声出现—“不过是‘—烟放花,与民生’益”无“、了那么花多钱探测看不见去东的西,不还如省给钱困贫学生买饭”.午......

确实,2自060起,年国政府中科研创在新上投入绝对值的就达到界世第的二水平仅次,美国于,但产出比依然却于发低国家,达重金而下砸的技成果科转也化存障在。碍

么,真的如网那友说所,没有经济报回的研科不也罢吗做?听听央视评论怎员么!说

科项目,关乎国家学科发展布局和技治政决策

们为什么要崇尚科学?我人类发进展步的史历,是就类在科人学的梯上不阶迈进断的史。无历论是早的期汽机开蒸启业工化代,时是还互网把联类人带入息化时信代,技科是打都新时开大代的门一把匙。钥

大科学工,或程者重大说科技工程,本身既是其许学科领域多展开新研究不可创少的缺技和手段术支,撑也是科学技高度术展的发合体综和现彰显国家科技力的重要实志。它标立足于家国重战略需大,是一求个跨学、科跨领域跨层、次且要需大科技量资源成集和多位单协的作复巨系统杂。

学科工程国家在代化现建中占设有常重非要地位,的对治政经、、社济会科技、国、等防有着巨的大略战用作也真,切反映了地一个家的综合国力。正因如此实,它规划的和立决项往往涉策及国发展家战略,需要国从发家展略战全的高度,集局力量和中优势来实和施推动可。以说大科学工,的程出和提实,本身施但反映不科了家学科对学展趋势发和问的科学题判,而断且现了体个国家一自身对技科发展布的局战略选择和政决策治。

科技

民生与从,就来是不与熊掌鱼关的系

事上实大科,工程学往往具有较的产业强关联度,对国经民部

济门的溢出效“应”非高常例。,如国的我大飞机制造工程年来近入投巨大C,199等飞机制造也大得了长取足进步。的研在制飞机大的过中程需,要学跨科全、方的努位力一旦取。突得破,将为国的材我科料学、子电技、航术空天航、密精工业、器仪仪表诸多产业等来成带和效果,益这将极地大哺工业、反制业和民生造领域。

又如,针对疾疟那的战役,场投入之在初谁都不清看前,更路是政多层面对于治抗美援的越量。考而然,多年许,当后呦屠呦在诺贝站医学奖尔的奖领台上,时我才们看清,这项能大科学工程于对人类究竟意有义多深远

。大科

学时背景代下,科与技经济、会社、然以及人自的关类系,都生发根本了性改的变。科与技术学的互相作用来越强,越限界也越越模来,并日糊走向一益化。而一个体家的国科学技术实,力来越取越于决组大织学科工、组程织大重科技目、项握关掌技术键的能力

坚信定心,鼓探索,励包容失

向“着界科技强国世断前进”是不新时的代题主,与们每我人个有。应关该热期盼能有切更多的科大学工程问并取世得突破为塑,国家造的技竞科力争积蓄和未发展来的能潜助力,为家国经建济、设防国建设社和发会展做战略出性基础、和前瞻性的贡性献。

然当有质,声疑也好有的面,一疑质声越大代表监督的,量力大越随。国着家入投加,数量庞大增科的研基金不能决大水漫灌,一定要严格落,实支持重在要项目、育培秀人才优上发更大作挥。用果每如家一研科构,都机能科有效学管地基金理避,寻租免败、腐挥浪费霍,么那众公一定会加坚更定对国中研的科心,信励探鼓索、容失败包。

关读阅

:地球上很

人吃不上多饭为么还要什索探宇宙

面对

耗巨大的航天资项目许,多可人能都会这有样的问疑。170年,9名赞比亚一女Ma修y rJucudan信N致AS航行A中心学副科监史都总格林士,博问了同问题。史都林样很格回信快。NAAS随以《为后么什探索要宙》为宇题标这将真挚的回信封表—发爱亲Ma的r yuJucnad修女:

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镜筒,里此用观察来小细物件。的伯爵这被个所未前见的以可把西放东观察大的小发迷明了。他住请邀个怪这人住了他到城的堡,里作为伯的爵客,此后门可他专以投心所有的时入间来研这究光学器件些。

然,而子上的镇人得后知,很都气生。我“们还在受疫的瘟,苦他”抱怨们道“而他却为那,个闲人和没他用爱的好乱花钱”!爵听到伯后为不所。动

果不然其他的。作获工了得丰厚的回:报微显。显微镜的镜明给医学发带来前所未了有的发,展由此开的展研究及成果其消除,了世上界大分部区地肆虐的疫和其瘟他些一染性疾传。

病伯爵

支为这项研持究发所花费的明钱,金其终结果最大大减轻人了类遭所受的难苦这回报,远远过超单将这些纯钱用救济来那些受瘟遭疫的。人

解决饥

问题饿的关键两有部:分食的物产生和食的物发。食物放的生所涉及产农业、畜的牧、业渔及业他其大规生模活产动世界上的在一地些高效区高,而产有的地区在则量严重不产足。过通高技科手段如,灌管溉,理料肥的用使,气预天,产报评估量程序化,种植农,优田选作,的物习性耕作与间选择时和农物作调及查割收划计,可显著提以高土的生地产效率。

造地球卫星疑是无进改这两个关问键题最有的工具。在远力离面的地行运轨道,卫星上能在够很的时短里扫描大间片陆地的可以同时。观计算农察物作生所长需要多项的指,标土壤、情、雨旱雪气等等天,并且以将这些可息广信播至面接地收站便做进一以处理步事。实明,证配有备土地资源传器感及应相农的业程的人序卫造系星,即便是最统简的型号单,能也给作农的年物量产来数带十亿美元计以提升。

登月的程工需历史要上前所未的有高度精高和可性靠面。对如严苛此要的求,们我寻找新材料,新要法方;开出发好的更工程系统用,更可的制靠作程流让;仪的工作寿命更长器;久至甚需探要全新的索自规律然

些为这登月发的明技术同样可新用以地于上的工面项目。每年程都有大概,0100从项太空目中项发展来的新出术被技用于日常活中,这生技些术造出打更好的房厨具用和农设场备,好的缝更纫和机收音机,更的好轮船和机,飞更确精的气预报和风暴预警天,好的通讯设更,更好施医的设疗,备乃更好的至常日工小。具你可会问能为么先什计出宇设航登员舱的月维生系统而,是先为不力听碍障者患造出声有阅读备呢。设案答很简单:决解工程题问时重要的技,术破突往并不是按往就部直接班到的,得而是自能来够激发强大创新精出神,能燃够起的想力和象定的坚动行,以力及

能够整合所好有资源充满的挑的目战。标

太空旅行可置疑是无项一充满战挑事业。通往的星火航行的并能直不接提食物解供决饥荒题问。而然,它带所来大的量技新术新和法方可以在火星项用目之,外将产这生倍于数始花原的费益。收

由美国府政控制提并供资金持的所支有活动,中空项太无目最引人瞩目疑也容易引起争最议。尽管仅其占全预算的1.部6%不到,民全产生总值的千分之三作。为技术新的驱动和者化催剂,空太目项开了展多项础基学的科究,它研地位注的不定同其于他动活。某种从义上来意说以太,空目对项会的社响影,地其位当相3000于4—000前的年争战动活。

如果国之间不家比拼轰炸机和远再程弹导,而代之取比拼球月船飞的能,性将避那免多战乱少之苦聪!慧胜的者利满怀希将望,败者失也用饱不痛尝苦不,再下埋仇恨种的子,不再来复仇的战带。争

空太探不仅索给仅类人提供一面视审自的镜己子它还能给我们带来全,的新技术全新的挑,战和取进神精以及面,对严现实峻问题时依然观乐信的心自。态我信,相人类从宙宇中到学的充分印证了,Abert lchwSiteezr句名那言“:我心忧忡地忡待看未来但仍满怀,美好的望希。”

向您和您的孩子们致以我真最的挚敬!意

您诚的挚恩斯特史·都格林

范文二:射电望远镜

射电望远镜

是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备,可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。包括收集射电波的定向天线,放大射电信号的高灵敏度接收机,信息记录﹑处理和显示系统等。2012年10月28日,亚洲最大的全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成。这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四,能够观测100多亿光年以外的天体,将参与我国探月工程及各项深空探测。

基本原理 经典射电望远镜 的基本原理是和光学反射望远镜相似,投射来的电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦,因此,射电望远镜天线大多是抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不大于λ/16~λ/10,该望远镜一般就能在波长大于λ的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测,可以用金属网作镜面;而对厘米波和毫米波观测,则需用光滑精确的金属板(或镀膜)作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波,必须达到一定的功率电平,才能为接收机所检测。目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达 10 ─20瓦。射频信号功率首先在焦点处放大10~1﹐000倍﹐并变换成较低频率(中频),然后用电缆将其传送至控制室,在那里再进一步放大﹑检波,最后以适于特定研究的方式进行记录﹑处理和显示。

天线收集天体的射电辐射,接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式,终端设备把信号记录下来,并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度,前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力,后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度!

射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。射电望远镜的外形差别很大,有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜,有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜,有射电望远镜阵列,还有金属杆制成的射电望远镜!

1931年,美国贝尔实验室的央斯基用天线阵接收到了来自银河系中心的无线电波。随后美国人格罗特·雷伯在自家的后院建造了一架口径9.5米的天线,并在1939年接收到了来自银河系中心的无线电波,并且根据观测结果绘制了第一张射电天图。射电天文学从此诞生。雷伯使用的那架天线是世界上第一架专门用于天文观测的射电望远镜!

20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现:脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子,被称为“四大发现”。这四项发现都与射电望远镜有关!

天文望远镜的极限分辨率取决于望远镜的口径和观测所用的波长。口径越大,波长越短,分辨率越高。由于无线电波的波长要远远大于可见光的波长,因此射电望远镜的分辨本领远远低于相同口径的光学望远镜,而射电望远镜的天线又不能无限做大。这在射电天文学诞生的初期严重阻碍了射电望远镜的发展!

1960年,英国剑桥大学卡文迪许实验室的马丁·赖尔(Ryle)利用干涉的原理,发明了综合孔径射电望远镜,大大提高了射电望远镜的分辨率。其基本原理是:用相隔两地的两架射电望远镜接收同天体的无线电波,两束波进行干涉,其等效分辨率最高可以等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。赖尔因为此项发明获得1974年诺贝尔物理学奖!

射电天文学领域已经广泛应用长基线的干涉技术,把遍布全球的射电望远镜综合起来,获得了等效口径相当于地球直径量级的射电望远镜。美国建设了VLBA,欧洲建设了EVN,二者组成了国际VLBI网!

特点优势

射电望远镜与光学望远镜不同,它既没有高高竖起的望远镜镜简,也没有物镜,目镜,它由天线和接收系统两大部分组成。

巨大的天线是射电望远镜最显著的标志,它的种类很多,有抛物面天线,球面天线,半波偶极子天线,螺旋天线等。最常用的是抛物面天线。天线对射电望远镜来说,就好比是它的眼睛,它的作用相当于光学望远镜中的物镜。它要把微弱的宇宙无线电信号收集起来,然后通过一根特制的管子(波导)把收集到的信号传送到接收机中去放大。接收系统的工作原理和普通收音机差不多,但它具有极高的灵敏度和稳定性。接收系统将信号放大,从噪音中分离出有用的信号,并传给后端的计算机记录下来。记录的结果为许多弯曲的曲线,天文学家分析这些曲线,得到天体送来的各种宇宙信息。

主要代表

当代先进射电望远镜有:以德意志联邦共和国100米望远镜为代表的大﹑中型厘米波可跟踪抛物面射电望远镜;以美国国立射电天文台﹑瑞典翁萨拉天文台和日本东京天文台的设备为代表的毫米波射电望远镜;以即将完成的美国甚大天线阵。贵州平塘的射电望远镜FAST是现在世界上最大口径的射电望远镜。

在建项目 亚洲最大

2012年3月,65米口径可转动射电天文望远镜工程在上海佘山脚下紧张施工,这将是亚洲最大的该类型射电望远镜,总体性能在国际上处于第四位。据介绍,这台望远镜属于中国科学院和上海市政府重大合作项目,已于2012年10月28日在沪启动。

性能参数

据了解,这台65米的射电望远镜是中国科学院和上海市人民政府于2008年10月底联合立项的重大合作项目。

接收范围覆盖8个波段,总体性能列全球第四

这台65米的射电天文望远镜如同一只灵敏的耳朵,能仔细辨别来自宇宙的射电信号。它覆盖了从最长21厘米到最短7毫米的8个接收波段,涵盖了开展射电天文观测的厘米波波段和长毫米波波段,是中国目前口径最大、波段最全的一台全方位可动的高性能的射电望远镜,总体性能仅次于美国的110米射电望远镜、德国的100米射电望远镜和意大利的64米射电望远镜。

望远镜采用的修正型卡塞格伦天线能在方位和俯仰两个方向转动,下方轨道上有6组共12个轮子驱动天线的方位转动,上方的俯仰大齿轮控制天线的俯仰运动,这使得望远镜可以以高精度指向需要观测的天体和航天器,其最高指向精度优于3角秒。

望远镜的主反射面面积为3780平方米(相当于9个标准篮球场),由14圈共1008块高精度实面板拼装成,每块面板单元精度达到0.1毫米,代表了国内大尺度高精度面板设计与制造技术的最高水平。

主反射面的安装则采用了国内首创的主动面技术,在面板与天线背架结构的连接处安装有1104台高精度促动器,用以补偿跟踪观测时重力引起的反射面变形,提高高频观测的天线接收效率。促动器的单位精度可达15微米,即一根头发丝直径的一半左右。

望远镜坐落的轨道由无缝焊接技术全焊接而成。这是国内首次采用全轨道焊接技术,解决了轨道焊接变形等多项技术难题。 观测不易受地面电磁干扰

——重要功能——

1 探测遥远的“地外文明”

2 可寻找第一代诞生的天体

3 用于太空天气预报

4 带动中国制造技术发展

5 服务中国航天项目

信号距地球3.7万光年

养在佘山“深闺”数年的一位探索宇宙奥秘的世界级“高手”,昨天正式“出山”。不必受限于天气的好坏,凭借它多个波段的“耳朵”,这座亚洲最大、总体性能世界第四的大型射电望远镜,可以灵敏地“倾听”来自宇宙深处各类天体发出的射电信号,进而展开测量和研究。昨天下午,该望远镜接收到了首个信号,它来自距离地球3万7千光年的区域。 全球最大

为了争取国际最大规模的射电望远镜合作计划来华,中国正在贵州省“筑巢引凤”,建设全球最大的射电望远镜。这是中国2007年批准立项的500米口径球面射电望远镜(FAST)项目,日前已经在贵州省开始基建,项目总投资6.27亿元,建设期5年半,2014年开光。FAST建成后,不仅将成为世界第一大单口径天文望远镜,并将在未来20年至30年内保持世界领先地位。

中科院院士、原国际天文学联合会副主席叶叔华表示,FAST最大的技术成就是解决了球面镜随时变抛面镜这一难点,中国是世界上首个掌握该技术的国家。选择贵州省,是因为要做一平方公里大口径的射电望远镜,估计要有30个望远镜拼在一起。中国贵州有很多巨大的山谷,足可以放这样一个望远镜。

科学家们自1994年提出项目建设规划后,就苦苦搜寻、反复论证近10年,才确认大射电望远镜FAST探测基地落户在贵州省平塘县一片名为大窝凼的喀斯特洼地。“大窝凼不仅具有一个天然的洼地可以架设望远镜,而且喀斯特地质条件可以保障雨水向地下渗透,而不在表面淤积,腐蚀和损坏望远镜”,FAST工程办公室副主任张海燕说。 这里是喀斯特地貌所特有的一大片漏斗天坑群——它就像一个天然的“巨碗”,刚好盛起望远镜如30个足球场面积大的巨型反射面,望远镜建成后,将会填满这个山谷。

未来展望 把造价和效能结合起来考虑,今后直径100米那样的大射电望远镜大概只能有少量增加,而单个中等孔径厘米波射电望远镜的用途越来越少。主要单抛物面天线将更普遍地并入或扩大为甚长基线﹑连线干涉仪和综合孔径系统工作。随著设计﹑工艺和校准技术的改进﹐将会有更多﹑更精密的毫米波望远镜出现。综合孔径望远镜会得到发展以期获得更大的空间﹑时间和频率覆盖。甚长基线干涉系统除了增加数量外,预期最终将能利用定点卫星实现实时数据处理,把综合孔径技术同甚长基线独立本振干涉仪技术结合起来的甚长基线干涉仪网和干涉仪阵的试验,很可能孕育出新一代的射电望远镜。您见过口径达到500米,“塞满”整个山谷的望远镜吗?这就是世界上最大单口径射电望远镜——已于2008年12月底在我国正式开工建设的、相当于30个足球场大的FAST望远镜。

不仅中国的天文学家为之振奋,全世界的天文学家也在紧盯FAST——寄希望于这个最大的“天眼”或许能找到外星人,并解开宇宙起源之谜。

FAST设计综合体现了我国高技术创新能力,代表了我国天文科学领域先进水平,并将在未来20年至30年内保持世界领先地位。

范文三:波多黎各、美国阿雷西博天文望远镜介绍

波多黎各、美国阿雷西博天文望远镜介绍

(1)简介

阿雷西博天文台位于波多黎各阿雷西博市,是由美国国际斯坦福研究协会(SRI)、宇宙空间研究组织(USRA)和波多黎各城市大学(UMET),在美国国家科学基金会(NSF)的合作框架下共同运行使用的。该天文台也被称为国家天文和电离层中心(NAIC),尽管从NAIC的字面上看它包括天文台及其操作人员。该天文台由康奈尔大学从上世纪六十年代开始到2011年建造完成。

该天文台射电望远镜口径1000英尺(305米),接收面积73000平方米,是世界上最大的单口径望远镜。望远镜的主要用途为三方面:射电天文学、高层大气物理学和雷达天文学。科学家们试图利用阿雷西博望远镜提出提案,给独立科学委员会进行评估。

该望远镜于1999年在影视节目中开始亮相,并在开始为SETI@home项目收集数据以后,获得普遍认可。它从2008年起被列入美国国家历史名胜名单。

图3.1 阿雷西博天文台天线远景

(2)基本参数及结构

主接收面直径为1000英尺(305米),建在一个卡斯特天坑留下的一个坑洼里。它拥有全球最大的弧形聚焦面,使得阿雷西博望远镜拥有世界上最强的电磁波收集能力。镜面由38778块穿孔的铝质嵌板所构成,每块嵌板长3到6英尺(1~2米),由网状钢缆支撑。

阿雷西博望远镜有三个雷达发射机,有效各向同性辐射功率分别为2380 MHz下20兆瓦(TW)、430 MHz下2.5兆瓦(峰值)、47MHz和300兆瓦。

该望远镜为球面反射镜,半径为870 英尺,而不是抛物反射面。对于瞄准装置,接收机通过移动来拦截由球面从不同方向反射而来的信号。抛物面反射镜在接收机离开原来位置

的时候会使得信号变散,但球面反射镜则在每个方向和位置,效果都是相同的。

接收器是在一个900吨的平台上,由18根与三个钢筋混凝土塔相连的钢缆悬吊在距离镜面150 M(500 英尺)的高空,三个钢筋混凝土塔其中一个高110 M(365 英尺),其他两个高80 M(265 英尺),它们的顶部在同一标高。该平台有一个93米长的旋转弓形轨道,称为方位角臂,搭载接收天线和第二、第三反射镜。这使得望远镜可以观察可见地方天顶(1和38度之间的−磁偏角)40°角范围内天空的任何区域。波多黎各位于北回归线附近,因而阿雷西博可以在轨道的北半部观测太阳系的行星。

天线和波束控制结构近景

范文四:墨西哥建成全球最大射电望远镜

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范文五:一射电望远镜远程控制系统

第 1卷 第2   8 期

1 年 6 月 99

金紫 山天 台 文 台刊

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1 8卷

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参  考  文   献

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[3]5 蛹 于 瀛, 算 机 操作 系 .统安 电 子 科技大 学 出 版 社 ( 96  计 西19) [ ] 周明 天 等, PCI 6  /T网P络 原理 与 技术 , 华大 学 出 版 牡(9 6  清 9 )

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范文六:射电天文学与FAST望远镜

最近,伴随着一则振奋人心的新闻,“射电望远镜”和“射电天文学”两个名词悄然走进了普通民众的视野。这则新闻是这样的:

2016年7月3日上午,位于中国贵州省黔南州平塘县克度镇金科村大窝凼(读作dàng,意为塘、水坑)的500米口径球面射电望远镜(FAST,Five hundredmeters Aperture Spherical radio Telescope)的最后一块三角形反射镜面开始起吊,并在索网上面安放到位。至此,FAST球面上的全部4450块反射镜面均已安装完毕,望远镜的建设和组装工作宣告结束,接下来将进入调试阶段,并于2016年9月正式投入使用。届时,FAST的超高灵敏度和高分辨率将助力中国的射电天文学迈向世界前列。同样是挂着“望远镜”的名号,FAST却与我们日常熟悉的天文望远镜有很大不同。首先,FAST 的口径非常大, 达到了500米,即便是观测时的瞬时有效口径也达到了300米。而地面上的光学望远镜口径一般很难超过10米,否则因镜片自身的重量引发的镜面变形对其成像质量会有显著影响。其次,FAST似乎被固定在了一个大山坳里,而不是像天文望远镜那样被安装在某种脚架上。即使是德国的口径100米的玻恩射电望远镜,也有一个可以令其“摆头”的支架。那么,FAST究竟是一台怎样的设备,又能在哪些领域帮助中国的天文学家取得领先世界的成果呢?为了了解这些,先让我们一起回顾天文学领域中相对年轻的一门分支学科:射电天文学。 这是一幅FAST望远镜在组装工作临近完成时的航拍实景图,可以看到它庞大的主体被黔南群山环绕。十几年前,仅有几十户村民住在这儿,而且不通电,老百姓的生活基本与现代文明隔绝。

现代物理学起源于牛顿在1687年出版的《自然哲学之数学原理》一书,化学起源于中国的炼丹术和西方的炼金术,微生物学起源于列文・虎克发明的显微镜,但没有人能说清楚天文学何时何地起源于何人的研究。历史上,几乎所有的古文明都曾经独立地发展过自己的天文学,只是,当时的视界必然受限于那个年代的观测手段,而这种局限性在天文学的发展史上表现得尤为突出。总体来讲,人类天文学史上总共有三次观测手段的革新。首先是1610年,意大利物理学家兼天

文学家伽利略发明了第一台光学望远镜,使人类得以突破自身生理局限(正常人在暗夜中瞳孔能够张开的最大口径,为七八毫米),大幅提高了人们在可见光波段的集光能力。目前,经过了300多年的技术发展,以哈勃空间望远镜为代表的顶尖仪器已经能够令我们观察到宇宙大爆炸后最早一批诞生的星系。如此不可思议的成就令人类引以为傲的同时,也证明了可见光天文学有其自身的极限,在未来难有前沿性的突破。

天文观测手段的第二、第三轮革新是有关联的,它们都源于19世纪麦克斯韦的经典电磁理论。当时,麦克斯韦敏锐地指出了光其实是一类波长范围极其狭窄的电磁波,在可见光之外,自然界或许还存在其他波长的电磁波。这样的预言仿佛开启了一扇通往巨大未知世界的窗户,人们迫切地想知道那些比红光波长更长,或者比紫光波长更短的“不可见光”的世界是什么样的。只是,要想突破十几亿年来的生物进化限制,去自由感受不同波长的世界谈何容易。地球上的生命选定波长0.4微米至0.7微米的电磁波作为可见光有其背后的原因,那就是我们的太阳。它最强的能量辐射段正好落于可见光的中心:黄光波段。在自然界中,唯有像恒星内部的核聚变那样的物理过程才可能产生可见光,因而在夜空中能被人们直接观察到的目标大都是恒星、星系,或者是被恒星光芒激发的星云等。然而,宇宙中的绝大部分地方显然都不具备恒星内部的物理环境,而是处在某种低温、空旷的亚真空状态。那里的亚真空比地球上最好的实验室能够制造的真空还要空。根据维恩定律,那是毫米波、厘米波,甚至米波的世界。射电天文学由此初露端倪。

最早辨识出天文学的无线电波源完全是个意外。那是在20世纪30年代早期,美国贝尔公司的研究员卡尔・央斯基在使用巨大的定向天线研究短波噪声的分布时发现,当天线逐渐靠近银河方向时电磁干扰逐渐增大,并且在人马座方向达到极值。他还发现这种噪声干扰会随地球自转,于23小时56分钟(一个恒星日)内完成一轮周期性变化。他最终得出结论,认为这种始终存在的短波本底噪声应当是来自银河系的某种赫兹波。奇怪的是,他当时并没有在短波噪声里发现太阳的踪迹。直到数年后,第二次世界大战进行得如火如荼之际,一位英国的陆军研究员才在甚高频军用雷达中监测到了来自太阳的强烈电磁干扰。而在此之前,天文学家已经寻找太阳的射电信号很多年了,均没有收获。这一消息直到1946年才公之于众。天文学家查阅了当时太阳的活动记录,得知那几天恰巧有一枚大黑子经过日轮中心。这次的意外证明了两件事:第一,前人明显低估了太阳的射电发射频率,当然,其中还有甚高频雷达制造技术上的困难;第二,太阳的射电干扰与日面活动的光学现象是有联系的。自此以后,英联邦国家陆续开展了一系列针对太阳的射电观测

工作,基本弄清了太阳在射电波段辐射强度的变化规律。

“二战”结束以后,同射电天文学蓬勃发展相呼应的是X射线和伽马射线天文学的兴起。不过,由于地球大气的观测窗口制约,这两门学科必须借助火箭的力量将观测仪器送往宇宙空间。这无疑大大提高了该领域的研究成本。不过,最终结果是非常值得的。X射线和伽马射线是比可见光波长短得多的电磁波,因而常常与某些极端暴烈的物理过程相联系,例如超新星爆发、致密星体碰撞、黑洞吸积等等。激烈的物理环境常常蕴含着物理学的新知,因此该领域成为天文学家

趋之若鹜的对象也就不足为奇了。值得一提的是,眼下我们正在经历第四次天文观测手段的革新。这便是引力波的加盟,它极有可能为我们带来宇宙深处关于黑洞合并、暗物质构成等方面的信息,并且引发新一轮颠覆性的天文认知巨变。未来结果如何,我们拭目以待。   我们回到射电天文学的发展历程上来。纵观20世纪天文学领域拿到的9次诺贝尔物理学奖,射电天文学就有5次,超过一半。它们分别是:1974年脉冲星的发现、1974年孔径综合技术的发明、1978年宇宙微波背景辐射的发现、1993年脉冲双星与引力波辐射、2006年宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。

曾几何时,一说起诺贝尔奖,射电天文学家都是非常自豪的。事实上,射电天文学的强大威力是在前辈不断摸索的过程中被慢慢揭示出来的。在射电天文学的发展初期,同许多新兴学科一样,极少有人看好它,其原因主要是在观测的分辨率方面。针对电磁波的汇聚系统,有一个著名的瑞利判据:θ=1.2 2λ/D。

其中,θ代表仪器的最小分辨角,λ代表电磁波波长,D代表仪器口径。针对射电望远镜,假设其有效口径为10米,在中性氢的21厘米波段工作,则很容易计算出该仪器在天球上的分辨率约为1.5°,覆盖面相当于9个太阳的视面积!如此看来,即便是利用大型射电望远镜巡天,那效果也好像是一个高度近视患者的视野,分辨率之低令人很难将天球上的射电源同星图目标一一对应起来。后来,英国著名天文学家马丁・赖尔利用孔径综合技术一举破解了这个难题。他发现射电望远镜与传统设备不同,它可以在工作的时候同时记录下电波的相位信息。于是,他想到了利用相距遥远的两架望远镜联合观测的方法来提高目标分辨率。这就使得射电望远镜的分辨率水平一举超越了传统的光学望远镜,理论上甚至可以达到后者的1万倍!今天,我们已经能够利用甚长基线干涉测量技术(VLBI,Very Large Baseline Interferometry)的众多射电望远镜阵列,来追踪距离银心黑洞仅数百个天文单位的恒星的运动轨迹。

另外,同传统的天文学相比,射电天文学还有两个无与伦比的先天优势:第一,不受太阳和天气的影响,可全天候工作;第二,反射面的加工要求相对宽松。第一条初看起来很不可思议。普通人往往有一个牢不可破的成见,认为天文学家只能在晴朗而漆黑的夜晚工作。其实不然。前面也提到了,在20世纪30年代,人们首先在射电波段注意了银河系辐射的存在,之后才在太阳活动爆发的时候偶然察觉到了太阳的射电辐射。尽管后来科学家证实太阳在“平静期”也存在微弱的射电辐射,但与来自银河方向的强烈信号相比,简直可以忽略不计。天气方面也是如此,除非是那种四周电闪雷鸣的恶劣雷暴,否则很难影响到射电望远镜的正常工作。至于第二条我们需要了解的事实是:一台望远镜的反射面加工精度往往制约了它的工作波长。举个例子:若要在观测波长为λ的电磁波上获得足够高的信噪比,反射面的误差不能超过λ/16。对应到射电领域,这个数值往往在毫米量级上。与光学望远镜动辄几十个纳米的精度要求相比,这已经算是容易做到的了。不过值得注意的是,射电天文学的第一项优势在20世纪中期还比较突出,可是近年来,随着各类电器和无线电技术的普及,地球上的无线电环境也在逐年恶化中。同举目可见的光害不一样,除非是相关从业者或爱好者,否则无线电环境的恶化是常人难以察觉的。现任FAST总工程师的南仁东教授就曾坦言,要说FAST真正让人不放心之处,就是今后附近能否保持绝对的无线电静默。据说FAST项目在初建的时候,单是为了说服当地政府不要在附近大肆兴建观光设施,参观者也不允许携带手机等这些事情上就遇到了很大的阻力,许多人不能理解1000米外的一个小小的手机会对眼前的庞然大物有什么损害。其实这方面早有前车之鉴。河北兴隆的郭守敬望远镜LAMOST)项目就因选址不当,以及当地政府大兴土木等原因而深受光污染的影响,导致其建成数年后一直无法达到设计之初预想的效果。这类事件应当引起有关部门的足够重视。许多科研项目并不是说花了钱就能办成的,配套措施一定要到位,政策一定要倾斜,不然国家花重金建造的巨型科研设备最终只能沦为大而无用的“艺术品”,不仅令纳税人寒心,也令国外同行耻笑。

1963年11月1日,位于波多黎各的美国阿雷西博望远镜正式建成,一直到今天它都是世界上最大的单面射电望远镜,口径305米,依托波多黎各的碗状喀斯特地形而建。由于阿雷西博的反射面本身不能运动,因而只能通过改变接收装置的位置来扫描天顶附近一个宽约20°的带状区域。即便如此,它的极高灵敏度还是为天文学家带来了许多重大发现。其中最激动人心的便是1974

年泰勒与赫尔斯发现的第一对射电脉冲双星,他们利用其检验了爱因斯坦的引力波辐射预言,结果同广义相对论的计算完全一致。两人因此获得了1993年的诺贝尔物理学奖。

中国的FAST项目灵感源于美国的阿雷西博望远镜,却并非它的简单翻版。FAST克服了阿雷西博反射面无法运动的先天缺憾。在计算机自动程序的帮助下,FAST能在观测瞬间在500米的巨型球面上自动生成一面口径略小的300米抛物形反射面。这样一来,FAST不仅大大扩展了自身的观测范围(在天顶附近达到40°), 还能主动抵消地球的自转效应。这个过程虽然在原理上来说很简单,可若要付诸实践,技术难度必然不小。前面提到过,射电望远镜反射面的容许误差通常

都在毫米量级。可是对于直径500米的FAST,光是反射面支撑结构在冬夏两季的热胀冷缩引起的变化都要30多厘米,要保证300米的反射面在位置调整的时候误差不超过1毫米,其工程难度可想而知。令人欣喜的是,FAST项目中所有的关键技术均为中国自主创新,并申请了相关技术专利。在未来,等FAST全面投入使用之后,将陆续在中性氢观测、暗弱脉冲星和射电源的寻找、宇宙起源与星际物质结构、地外文明搜索等领域实现科学突破。有网友戏称FAST为现实版的“红岸基地”。实际上,对比《三体》中描述的情形,现实中FAST的灵敏度至少是红岸雷达的10倍以上。而由FAST代表人类文明发出的一声啼鸣,至少在信号的发射方向和波段上,有能力使地球成为银河系最明亮的星辰。

那么,若抛却科幻小说返回现实世界,人类同外星世界的第一次接触会不会由中国的FAST来完成呢?我们有理由去期待!最近,伴随着一则振奋人心的新闻,“射电望远镜”和“射电天文学”两个名词悄然走进了普通民众的视野。这则新闻是这样的:

2016年7月3日上午,位于中国贵州省黔南州平塘县克度镇金科村大窝凼(读作dàng,意为塘、水坑)的500米口径球面射电望远镜(FAST,Five hundredmeters Aperture Spherical radio Telescope)的最后一块三角形反射镜面开始起吊,并在索网上面安放到位。至此,FAST球面上的全部4450块反射镜面均已安装完毕,望远镜的建设和组装工作宣告结束,接下来将进入调试阶段,并于2016年9月正式投入使用。届时,FAST的超高灵敏度和高分辨率将助力中国的射电天文学迈向世界前列。同样是挂着“望远镜”的名号,FAST却与我们日常熟悉的天文望远镜有很大不同。首先,FAST 的口径非常大, 达到了500米,即便是观测时的瞬时有效口径也达到了300米。而地面上的光学望远镜口径一般很难超过10米,否则因镜片自身的重量引发的镜面变形对其成像质量会有显著影响。其次,FAST似乎被固定在了一个大山坳里,而不是像天文望远镜那样被安装在某种脚架上。即使是德国的口径100米的玻恩射电望远镜,也有一个可以令其“摆头”的支架。那么,FAST究竟是一台怎样的设备,又能在哪些领域帮助中国的天文学家取得领先世界的成果呢?为了了解这些,先让我们一起回顾天文学领域中相对年轻的一门分支学科:射电天文学。 这是一幅FAST望远镜在组装工作临近完成时的航拍实景图,可以看到它庞大的主体被黔南群山环绕。十几年前,仅有几十户村民住在这儿,而且不通电,老百姓的生活基本与现代文明隔绝。

现代物理学起源于牛顿在1687年出版的《自然哲学之数学原理》一书,化学起源于中国的炼丹术和西方的炼金术,微生物学起源于列文・虎克发明的显微镜,但没有人能说清楚天文学何时何地起源于何人的研究。历史上,几乎所有的古文明都曾经独立地发展过自己的天文学,只是,当时的视界必然受限于那个年代的观测手段,而这种局限性在天文学的发展史上表现得尤为突出。总体来讲,人类天文学史上总共有三次观测手段的革新。首先是1610年,意大利物理学家兼天

文学家伽利略发明了第一台光学望远镜,使人类得以突破自身生理局限(正常人在暗夜中瞳孔能够张开的最大口径,为七八毫米),大幅提高了人们在可见光波段的集光能力。目前,经过了300多年的技术发展,以哈勃空间望远镜为代表的顶尖仪器已经能够令我们观察到宇宙大爆炸后最早一批诞生的星系。如此不可思议的成就令人类引以为傲的同时,也证明了可见光天文学有其自身的极限,在未来难有前沿性的突破。

天文观测手段的第二、第三轮革新是有关联的,它们都源于19世纪麦克斯韦的经典电磁理论。当时,麦克斯韦敏锐地指出了光其实是一类波长范围极其狭窄的电磁波,在可见光之外,自然界或许还存在其他波长的电磁波。这样的预言仿佛开启了一扇通往巨大未知世界的窗户,人们迫切地想知道那些比红光波长更长,或者比紫光波长更短的“不可见光”的世界是什么样的。只是,要想突破十几亿年来的生物进化限制,去自由感受不同波长的世界谈何容易。地球上的生命选定波长0.4微米至0.7微米的电磁波作为可见光有其背后的原因,那就是我们的太阳。它最强的能量辐射段正好落于可见光的中心:黄光波段。在自然界中,唯有像恒星内部的核聚变那样的物理过程才可能产生可见光,因而在夜空中能被人们直接观察到的目标大都是恒星、星系,或者是被恒星光芒激发的星云等。然而,宇宙中的绝大部分地方显然都不具备恒星内部的物理环境,而是处在某种低温、空旷的亚真空状态。那里的亚真空比地球上最好的实验室能够制造的真空还要空。根据维恩定律,那是毫米波、厘米波,甚至米波的世界。射电天文学由此初露端倪。

最早辨识出天文学的无线电波源完全是个意外。那是在20世纪30年代早期,美国贝尔公司的研究员卡尔・央斯基在使用巨大的定向天线研究短波噪声的分布时发现,当天线逐渐靠近银河方向时电磁干扰逐渐增大,并且在人马座方向达到极值。他还发现这种噪声干扰会随地球自转,于23小时56分钟(一个恒星日)内完成一轮周期性变化。他最终得出结论,认为这种始终存在的短波本底噪声应当是来自银河系的某种赫兹波。奇怪的是,他当时并没有在短波噪声里发现太阳的踪迹。直到数年后,第二次世界大战进行得如火如荼之际,一位英国的陆军研究员才在甚高频军用雷达中监测到了来自太阳的强烈电磁干扰。而在此之前,天文学家已经寻找太阳的射电信号很多年了,均没有收获。这一消息直到1946年才公之于众。天文学家查阅了当时太阳的活动记录,得知那几天恰巧有一枚大黑子经过日轮中心。这次的意外证明了两件事:第一,前人明显低估了太阳的射电发射频率,当然,其中还有甚高频雷达制造技术上的困难;第二,太阳的射电干扰与日面活动的光学现象是有联系的。自此以后,英联邦国家陆续开展了一系列针对太阳的射电观测

工作,基本弄清了太阳在射电波段辐射强度的变化规律。

“二战”结束以后,同射电天文学蓬勃发展相呼应的是X射线和伽马射线天文学的兴起。不过,由于地球大气的观测窗口制约,这两门学科必须借助火箭的力量将观测仪器送往宇宙空间。这无疑大大提高了该领域的研究成本。不过,最终结果是非常值得的。X射线和伽马射线是比可见光波长短得多的电磁波,因而常常与某些极端暴烈的物理过程相联系,例如超新星爆发、致密星体碰撞、黑洞吸积等等。激烈的物理环境常常蕴含着物理学的新知,因此该领域成为天文学家

趋之若鹜的对象也就不足为奇了。值得一提的是,眼下我们正在经历第四次天文观测手段的革新。这便是引力波的加盟,它极有可能为我们带来宇宙深处关于黑洞合并、暗物质构成等方面的信息,并且引发新一轮颠覆性的天文认知巨变。未来结果如何,我们拭目以待。   我们回到射电天文学的发展历程上来。纵观20世纪天文学领域拿到的9次诺贝尔物理学奖,射电天文学就有5次,超过一半。它们分别是:1974年脉冲星的发现、1974年孔径综合技术的发明、1978年宇宙微波背景辐射的发现、1993年脉冲双星与引力波辐射、2006年宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。

曾几何时,一说起诺贝尔奖,射电天文学家都是非常自豪的。事实上,射电天文学的强大威力是在前辈不断摸索的过程中被慢慢揭示出来的。在射电天文学的发展初期,同许多新兴学科一样,极少有人看好它,其原因主要是在观测的分辨率方面。针对电磁波的汇聚系统,有一个著名的瑞利判据:θ=1.2 2λ/D。

其中,θ代表仪器的最小分辨角,λ代表电磁波波长,D代表仪器口径。针对射电望远镜,假设其有效口径为10米,在中性氢的21厘米波段工作,则很容易计算出该仪器在天球上的分辨率约为1.5°,覆盖面相当于9个太阳的视面积!如此看来,即便是利用大型射电望远镜巡天,那效果也好像是一个高度近视患者的视野,分辨率之低令人很难将天球上的射电源同星图目标一一对应起来。后来,英国著名天文学家马丁・赖尔利用孔径综合技术一举破解了这个难题。他发现射电望远镜与传统设备不同,它可以在工作的时候同时记录下电波的相位信息。于是,他想到了利用相距遥远的两架望远镜联合观测的方法来提高目标分辨率。这就使得射电望远镜的分辨率水平一举超越了传统的光学望远镜,理论上甚至可以达到后者的1万倍!今天,我们已经能够利用甚长基线干涉测量技术(VLBI,Very Large Baseline Interferometry)的众多射电望远镜阵列,来追踪距离银心黑洞仅数百个天文单位的恒星的运动轨迹。

另外,同传统的天文学相比,射电天文学还有两个无与伦比的先天优势:第一,不受太阳和天气的影响,可全天候工作;第二,反射面的加工要求相对宽松。第一条初看起来很不可思议。普通人往往有一个牢不可破的成见,认为天文学家只能在晴朗而漆黑的夜晚工作。其实不然。前面也提到了,在20世纪30年代,人们首先在射电波段注意了银河系辐射的存在,之后才在太阳活动爆发的时候偶然察觉到了太阳的射电辐射。尽管后来科学家证实太阳在“平静期”也存在微弱的射电辐射,但与来自银河方向的强烈信号相比,简直可以忽略不计。天气方面也是如此,除非是那种四周电闪雷鸣的恶劣雷暴,否则很难影响到射电望远镜的正常工作。至于第二条我们需要了解的事实是:一台望远镜的反射面加工精度往往制约了它的工作波长。举个例子:若要在观测波长为λ的电磁波上获得足够高的信噪比,反射面的误差不能超过λ/16。对应到射电领域,这个数值往往在毫米量级上。与光学望远镜动辄几十个纳米的精度要求相比,这已经算是容易做到的了。不过值得注意的是,射电天文学的第一项优势在20世纪中期还比较突出,可是近年来,随着各类电器和无线电技术的普及,地球上的无线电环境也在逐年恶化中。同举目可见的光害不一样,除非是相关从业者或爱好者,否则无线电环境的恶化是常人难以察觉的。现任FAST总工程师的南仁东教授就曾坦言,要说FAST真正让人不放心之处,就是今后附近能否保持绝对的无线电静默。据说FAST项目在初建的时候,单是为了说服当地政府不要在附近大肆兴建观光设施,参观者也不允许携带手机等这些事情上就遇到了很大的阻力,许多人不能理解1000米外的一个小小的手机会对眼前的庞然大物有什么损害。其实这方面早有前车之鉴。河北兴隆的郭守敬望远镜LAMOST)项目就因选址不当,以及当地政府大兴土木等原因而深受光污染的影响,导致其建成数年后一直无法达到设计之初预想的效果。这类事件应当引起有关部门的足够重视。许多科研项目并不是说花了钱就能办成的,配套措施一定要到位,政策一定要倾斜,不然国家花重金建造的巨型科研设备最终只能沦为大而无用的“艺术品”,不仅令纳税人寒心,也令国外同行耻笑。

1963年11月1日,位于波多黎各的美国阿雷西博望远镜正式建成,一直到今天它都是世界上最大的单面射电望远镜,口径305米,依托波多黎各的碗状喀斯特地形而建。由于阿雷西博的反射面本身不能运动,因而只能通过改变接收装置的位置来扫描天顶附近一个宽约20°的带状区域。即便如此,它的极高灵敏度还是为天文学家带来了许多重大发现。其中最激动人心的便是1974

年泰勒与赫尔斯发现的第一对射电脉冲双星,他们利用其检验了爱因斯坦的引力波辐射预言,结果同广义相对论的计算完全一致。两人因此获得了1993年的诺贝尔物理学奖。

中国的FAST项目灵感源于美国的阿雷西博望远镜,却并非它的简单翻版。FAST克服了阿雷西博反射面无法运动的先天缺憾。在计算机自动程序的帮助下,FAST能在观测瞬间在500米的巨型球面上自动生成一面口径略小的300米抛物形反射面。这样一来,FAST不仅大大扩展了自身的观测范围(在天顶附近达到40°), 还能主动抵消地球的自转效应。这个过程虽然在原理上来说很简单,可若要付诸实践,技术难度必然不小。前面提到过,射电望远镜反射面的容许误差通常

都在毫米量级。可是对于直径500米的FAST,光是反射面支撑结构在冬夏两季的热胀冷缩引起的变化都要30多厘米,要保证300米的反射面在位置调整的时候误差不超过1毫米,其工程难度可想而知。令人欣喜的是,FAST项目中所有的关键技术均为中国自主创新,并申请了相关技术专利。在未来,等FAST全面投入使用之后,将陆续在中性氢观测、暗弱脉冲星和射电源的寻找、宇宙起源与星际物质结构、地外文明搜索等领域实现科学突破。有网友戏称FAST为现实版的“红岸基地”。实际上,对比《三体》中描述的情形,现实中FAST的灵敏度至少是红岸雷达的10倍以上。而由FAST代表人类文明发出的一声啼鸣,至少在信号的发射方向和波段上,有能力使地球成为银河系最明亮的星辰。

那么,若抛却科幻小说返回现实世界,人类同外星世界的第一次接触会不会由中国的FAST来完成呢?我们有理由去期待!

范文七:我国建世界最大射电望远镜

第 7

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范文八:亚洲第一射电望远镜落成

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亚洲第一射电望远镜落成

作者:

来源:《今日电子》2013年第02期

在风光秀丽的上海佘山脚下,总体性能名列全球第四、亚洲第一的上海65米射电望远镜正式落成。中国科学院上海天文台在佘山基地举行了隆重的落成仪式。与直接成像的光学天文望远镜不同,射电天文望远镜的工作原理,是通过接收天体的射电波来确定遥远天体的结构。建设大型射电望远镜系统涉及多个技术领域,是一个国家科技实力的体现。

上海65米射电天文望远镜共有8个接收波段,是我国目前口径最大、波段最全的一台全方位可动的高性能的射电望远镜,总体性能仅次于美国的110米射电望远镜、德国的100米射电望远镜和意大利的64米射电望远镜。望远镜高70米、重2700多吨,主反射面面积为3780平方米,相当于9个标准篮球场,由14圈共1008块高精度实面板拼装成,每块面板单元精度达到0.1毫米,代表了国内大尺度高精度面板设计与制造技术的最高水平。射电天文望远镜建成以后,可以清楚地听到来自宇宙深处微弱的射电信号,可以观测到100多亿光年以外的天体。上海65米射电望远镜落成以后,上海天文台将将进行紧张的调试,争取明年开始进行天文观测,并在我国航天工程应用中发挥重要作用。

——Scott

范文九:世界著名射电望远镜

世界著名射电望远镜

1、美国波多黎各岛上的阿雷西博望远镜

为固定在天然火山口当中的单口径球面天线,口径305米,后扩建为350米。阿雷西博射电望远镜因其壮观的外形受到影视作品的青睐。007系列黄金眼和电影《接触》的部分场景是在这里拍摄的。

2、美国新墨西哥州沙漠中的甚大天线阵(VLA)

由27面架设在铁轨上的口径25米的天线组成,排列成Y字形。每个天线重230吨,架设在铁轨上,可以移动,所有天线呈Y形排列,每臂长21千米,组合成的最长基线可达36千米。位于美国新墨西哥州的圣阿古斯丁平原上,海拔2124米,隶属于美国国家射电天文台(NRAO),是世界上最大的综合孔径射电望远镜。

3、美国绿岸望远镜(Green Bank Telescope)

位于西弗吉尼亚州绿岸的国家无线电宁静区内建有世界最大的全可动射电望远镜——100米口径的绿岸望远镜。高146 米,重7700吨。

4、日本野边山45米射电望远镜(Nobeyama),世界上最大的毫米波望远镜

5、德国的埃菲尔斯伯格射电望远镜,口径100米

6、俄罗斯叶夫帕托里亚RT-70射电望远镜,克里米亚

7、洛弗尔望远镜,76.2米直径

地点:英国柴郡卓瑞尔河岸天文台,隶属于曼彻斯特大学物理和天文学院。

洛弗尔望远镜相继对月球系列探测器和先驱者系列探测器进行了跟踪,阿波罗11号登月时它正在追踪苏联的月球15号,同一时刻卓瑞尔河岸天文台的MARK II望远镜正在对前者进行追踪。此外洛弗尔望远镜还为苏联的金星及火星系列探测器提供了轨道追踪服务。

8、澳大利亚国家射电天文台帕克斯天文观测站64米射电望远镜

9、加拿大阿尔贡坤射电天文台 46米抛物面天线

范文十:500米口径球面射电望远镜

500米口径球面射电望远镜

——世界最大单口径射电天文望远镜

工程投资额:6.27亿

工程期限:2007年——2014年

上图为目前全球最大的射电望远镜——位于美国波多里格的Arecibo305米口径天线,天顶扫描角20°。Arecibo天文台和它巨大的望远镜系统始建于1963年,由美国国防部投资建设,它是目前世界上灵敏度最高的宇宙监听系统,能够接受和分辨出来自数百万光年以外的宇宙电磁信息。Arecibo望远镜自建成以来可谓出尽风头,1974年该望远镜在宇宙深处发现了一个双生中子星系统,两名科学家利用这一发现成功验证了爱因斯坦著名的重力波理论,并借此研究成果获得了1993年的诺贝尔奖。当Arecibo望远镜巨大的天线系统作为外景出现在影片《接触未来》和007系列影片《黄金眼》后,它壮美的景观至今还让全世界的观众记忆

犹新。不过与影片中所做的描述不同,Arecibo望远镜真正用于外星生命研究项目所占用的探测时间其实还不到整个系统工作时间的1%。

五年后,在贵州省平塘县克度镇一片名叫大窝凼的喀斯特洼地中,将架起能够探寻和接受可能存在“地外文明”信息的目前世界上最大单口径射电天文望远镜—500米口径球面射电望远镜。

500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,简称FAST)是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一,此项目将采用中国科学家独创设计,利用贵州独特喀斯特地形条件和极端安静的电波环境,建造一个500米口径球面射电天文望远镜。500米口径的反射面由约1800个15米的六边形球面单元拼合而成。此方案改正了球差,简化了馈源,克服了球反射面线焦造成的窄带效应。利用贵州南部独特的天然喀斯特洼坑可大大降低望远镜工程造价。

FAST项目具有3项自主创新:利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址;洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面;采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现望远镜接收机的高精度定位。全新的设计思路,加之得天独厚的台址优势,FAST突破了望远镜的百米工程极限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。

台址的选定十分关键,要考察的因素很多,如气候、气象、土地利用、无线电环境、地质、人口、经济、劳动力、电力、交通、通信、网络、土地等,因为其中任何一项对今后的运行都会产生影响。贵州省平塘县这一喀斯特地区发育的洼坑,就像一个天然的巨碗,刚好盛起望远镜约20万平方米的巨型反射面。建成后的望远镜将会填满整个山谷。大窝凼不仅具有一个天然的洼地可以架设望远镜,而且喀斯特地质条件可以保障雨水向地下渗透,而不在表面淤积,腐蚀和损坏望远镜。此外,还有极端宁静的自然环境,由于无线电环境对射电望远镜影响极为重要,项目地址半径5公里之内必须保持宁静和电磁环境不受干扰。大窝凼附近没有集镇和工厂,在5公里半径之内没有一个乡镇,25公里半径之内只有一个县城,是最为理想的选择。

它将拥有约30个足球场大的接受面积,建成后将成为世界上最大的单口径射电天文望远镜。与其他望远镜不同,它既不是架在山顶,也不遨游太空,而是在贵州一片喀斯特洼地中立足,犹如一只巨大的“天眼”,探测遥远、神秘的“天外之谜”。

FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300米望远镜相比,其综合性能提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来20-30年保持世界一

流设备的地位。

此项目总投资6.27亿元,建设期为5年,2008年12月26日在贵州平塘正式开工。项目法人为中国科学院国家天文台。它的建设将形成具有国际先进水平的天文观测与研究平台,探寻被称为21世纪物理学最大之谜的“暗物质”、“暗能量”本质,为中国开展宇宙起源和演化、太空生命起源和寻找地外文明等研究活动提供重要支持。

FAST在基础研究领域和国家重大需求方向的意义 FAST作为一个多学科基础研究平台,有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,观测暗物质和暗能量,寻找第一代天体。能用一年时间发现约7000颗脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;有希望发现奇异星和夸克星物质;发现中子星——黑洞双星,无需依赖模型精确测定黑洞质量;通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波;作为最大的台站加入国际甚长基线网,为天体超精细结构成像;还可能发现高红移的巨脉泽星系,实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破;用于搜寻识别可能的星际通讯信号,寻找地外文明等等。 FAST在国家重大需求方面有重要应用价值。把我国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘,将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星到达时间测量精度由目前的120纳秒提高至30纳秒,成为国际上最精确的脉冲星计时阵,为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。进行高分辨率微波巡视,以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号,作为被动战略雷达为国家安全服务。作为“子午工程”的非相干散射雷达接收系统,提供高分辨率和高效率的地面观测;跟踪探测日冕物质抛射事件,服务于太空天气预报。

FAST研究涉及了众多高科技领域,如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域,如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对我国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。

FAST的系统构成

射电天文望远镜通常由三个主要部分构成:汇聚电磁波的反射面、收集信号的接收机以及指向装置。 FAST在贵州喀斯特洼地内铺设口径为500米的球冠形主动反射面,通过主动控制在观测方向形成300米口径瞬时抛物面;采用光机电一体化的索支撑轻型馈源平台,加之馈源舱内的二次调整装置,在馈源与反射面之间无刚性连接的情况下,实现高精度的指向跟踪;在馈源舱内配置覆盖频率70MHz—3GHz的多波段、多波束馈源和接收机系统;针对FAST科学目标发展不同用途的终端设备;建造一流的天文观测站。

FAST项目进展情况

FAST的预研究历时13年,1993年国际无线电联大会上,包括我国在内的10国天文学家提出建造巨型望远镜计划。自1994年,我国天文学家提出在贵州喀斯特洼地中建造大口径球面射电望远镜的建议和工程方案,它是我国射电天文学家根据国际大环境、我国特有的地理条件、国内外合作、和工程团队不断探索,逐步研究和提出来的。这一研究工作得到了国际天文学界的广泛支持,目前我国经济实力、制造能力、天文学发展、方案设计、地质条件等许多方面都达到了可以建造这样一个大射电望远镜的条件和能力。

建造如此巨大的射电望远镜国际上没有先例,很多技术更是要靠我们自己钻研和解决,特别是在选址、主动反射面设计、馈源(注:馈源可理解为抛物面天线的焦点处设置的一个收集卫星信号的喇叭式装置)支撑系统优化、馈源与接收机及关于测量与控制技术等方面,面临巨大课题和挑战,只有这些问题解决了,才能动手建造。自1994年起,中国科学院国家天文台等20多所科研院所和知名高校,开展了对FAST的长期合作研究,同时FAST被列入首批国家知识创新工程重大项目。通过10多年的探索,完成了预研和优化研究两个环节,具备了建造世界上最大的射电望远镜的科技实力。

2007年7月10日,国家发展和改革委员会原则同意将FAST项目列入国家高技术产业发展项目计划(发改高技[2007]1538号文件),要求抓紧开展可行性研究工作,在条件具备后上报可行性报告。

FAST的总体技术指标

主动反射面 半径300m, 口径500m,球冠张角 110-120°

有效照明口径 Dill=300m

焦比 0.467

天空覆盖 天顶角40°

工作频率 70MHz-3GHz

灵敏度(L波段) 天线有效面积与系统噪声温度之比 A/T~2000 m2/K

系统噪声温度 T~20K

分辨率(L波段) 2.9′

多波束(L波段) 19个

观测换源时间

指向精度 8″

衡量射电望远镜是否先进,主要的指标是灵敏度和分辨率。为提高灵敏度,常用的办法有降低接收机本身的固有噪声、增大天线接收面积、延长观测积分时间等。而分辨率则是指对临近的不同波长的射电的区分能力。怎样提高射电望远镜的分辨率呢?对单天线射电望远镜来说,天线的直径越大,分辨率越高。所以,射电天文学家一直追求大而精的反射面、尽可能低噪声的接收机、并配置适应不同观测课题的较完备的后端,以满足射电天文学发展的需要。

FAST,主反射面由4600块三角形单元拼接成球冠,口径达到500米,接收面积相当于30个足球场,比目前最大的射电望远镜阿雷西博有效接收面积扩大了2.3倍,意味着其灵敏度分别是目前世界上几个最大的射电望远镜——VLA(美国的特大天线阵)、阿雷西博和印度GMRT(巨型米波射电望远镜)的5.4倍、2.3倍和1.5倍,其可探测射电源数在相同天空覆盖情况下增加约10倍。

世界主要射电望远镜

1955年,英国在曼彻斯特的焦德雷尔班克观测站建成直径76米的全可动抛物面射电望远镜,并在1957年跟踪苏联发射的第一颗人造地球卫星时发挥重要作用,从此闻名于世。 20世纪60年代,美国在中美洲的波多黎各利用一个天然洼地建成305米直径的固定球面射电望远镜,至今仍以口径最大著称于世。

1971年德国建成一架直径100米的全可动抛物面天线,它是目前世界上最大的一架全可动天线。

上世纪80年代末,美国的VLA(27×25米)大型综合孔径阵在新墨西哥州落成。 印度的GMRT(米波综合孔径阵)。

1997年日本发射了第一台空间射电望远镜VSOP 。

工程选址现场照片

国内目前最大的光学天文望远镜,在中国科学院云南天文台丽江观测站落成并正式投入运行。这台大型光学天文望远镜高8米,重40多吨,通光孔径2.4米,是东亚地区最大口径的通用光学天文望远镜之一,可通过远程控制进行自动操作,综合性能处于同级望远镜的国际先进水平。其终端配置超过3000万像素的拼接CCD相机,以及我国与丹麦合作研制的暗弱天体光谱仪照相机,主要对恒星和星系进行观测,用于恒星物理和宇宙科学研究。随着这架天文望远镜投入使用,丽江天文观测站成为我国南方最重要的天文观测基地。