目光如炬,摘星于百億光年之外
可能有人會問,,既然“中國天眼”3年前落成啟用了,,為什么今天才驗收呢?實際上,,要實現(xiàn)科學家的各種觀測意圖,,達成穩(wěn)定可靠的靈敏度,對望遠鏡來說并非易事,。
從世界最大到世界最靈敏,,正是“中國天眼”3年來一刻不停調(diào)試和試觀測的目標和成果。它的觀測范圍能企及河外星系甚至百億光年之外的宇宙邊緣,。
靈敏度和分辨率是射電望遠鏡的兩大核心指標,。由于星體距離地球十分遙遠,到達地球時能量微弱,,靈敏度是科學家發(fā)現(xiàn)暗弱天體的能力,,而要想進一步看清遙遠天體的真實面貌,就要依靠分辨率,。
“靈敏度是最‘硬’的指標,,基本由望遠鏡的口徑限定死了。相比之下,,分辨率則可以通過多臺相對小的望遠鏡協(xié)同配合來提高,。”國家天文臺副研究員錢磊介紹,。
“開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡的新模式,,突破了傳統(tǒng)望遠鏡的工程極限,,采用全新設(shè)計方案,、口徑更大的‘中國天眼’,比國外同類望遠鏡的調(diào)試期更短,,遠超國際慣例和同行預期,。”姜鵬說,。
從下面的幾組數(shù)據(jù),,我們可以窺見“中國天眼”的身形:
1月11日,,專家學者對“中國天眼”進行考察(檢修期間拍攝)。 新華社記者 劉續(xù) 攝
大——反射面由4450個反射單元構(gòu)成,,總面積為25萬平方米,,相當于30個標準足球場那么大。如果把它看成是一口盛滿水的鍋,,容量夠全世界每個人分到4瓶水,。
巧——30噸的饋源艙通過6根鋼索控制,可以在140米高空,、206米的尺度范圍內(nèi)實時定位,。
強——能看見更遙遠暗弱的天體,它1分鐘就能發(fā)現(xiàn)的星體,,即使把坐標提供給百米口徑的射電望遠鏡,,對方也要9分鐘才能看見。
精——500米的尺度上測量角度精確到8角秒,,10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米,。
“但這些設(shè)計、性能和精度不是理所當然的,?!苯i說,“天眼”的索網(wǎng)結(jié)構(gòu),,是世界上跨度最大,、精度最高、工作方式最特殊的,。要實現(xiàn)反射面變形,,對抗疲勞性能的要求極高,現(xiàn)成的鋼索實驗中都斷了,。如果這個材料和工藝層面的問題不解決,,整個項目就要停滯。
回憶10年前的“索網(wǎng)攻關(guān)”,,姜鵬記憶猶新:“我們進行了可能是有史以來最系統(tǒng),、最大規(guī)模的索疲勞試驗,經(jīng)過近百次失敗,,終于研制出超高耐疲勞鋼索,,在200萬次循環(huán)加載條件下可達500MPa應(yīng)力幅,國際上尚無先例,?!?/p>
實際上,整個團隊各個子系統(tǒng)的研制過程,,幾乎都是如履薄冰,。從26年前以南仁東為代表的幾位科學家,,發(fā)展到今天100人左右、平均年齡35歲,、能獨立自主設(shè)計建造大型射電望遠鏡和同類天線的隊伍,,前后4代科研工作者前赴后繼、扎根深山,,不負當代天文學“弄潮兒”,。
1月8日,月光下的“中國天眼”全景(檢修期間拍攝),。 新華社記者 歐東衢 攝
一眼當先,,大裝置牽引科技創(chuàng)新
科學技術(shù)進步的速度,從過去以萬年,、千年,、百年為尺度,已經(jīng)變成現(xiàn)在的十年,、一年,,甚至日新月異。但對物理學,、天文學來說,,似乎還在啃量子力學和相對論的老本。
重大突破,,科研儀器先行,。北京大學科維理天文與天體物理研究所研究員李柯伽認為,天文學乃至物理學都是實驗科學,,前人的理論研究走在了前面,,后人的實驗驗證是關(guān)鍵,這就必須用到大科學裝置,。
“處在發(fā)展上升階段的學科,,誰在提出問題,誰就掌握發(fā)展動向,,如果沒有大裝置做實驗,,就提不出問題,只能跟在別人后面解決問題,?!崩羁沦ふf,邊界尚未知曉的天文學,,無疑是發(fā)展中的學科,。
“天天摸著望遠鏡做觀測的人,才能發(fā)現(xiàn)前沿的問題,?!表n金林說,過去中國缺少大望遠鏡設(shè)備,,天文學家只能在某些領(lǐng)域從理論方面深挖,,而現(xiàn)在則可以從觀測角度做出更多原創(chuàng)的、世界領(lǐng)先的成果,。
從開工建設(shè)到國家驗收的短短9年間,,收獲滿滿:
1月11日,專家學者對“中國天眼”進行考察(檢修期間拍攝),。 新華社記者 歐東衢 攝
新華社哈爾濱12月29日電(記者鄒大鵬、楊喆,、謝建飛)北國風光,,千里冰封。冬日斜陽如畫,,垂落在皚皚積雪上,,深藏于冰雪中的蔓越莓枝條,頑強地伸展腰身,,為迎接春天的到來蓄積著力量