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貴州射電望遠鏡的人類“天眼”開在中國貴州

自20世紀30年代美國貝爾實驗室的楊斯基開創射電天文學以來,近代天文學重大發現均基於此。這些發現已經造就了三個諾貝爾物理學獎。FAST這個21世紀的射電望遠鏡,又將帶來什麽?

國際天文學會第十部副主席、國家射電望遠鏡項目首席科學家南仁東博士告訴《望東方周刊》:“人類的夢想之壹,就是在電波環境徹底破壞之前,真正看壹眼初始宇宙,弄清宇宙結構是如何形成和演化的。只有大射電望遠鏡才能幫助人類實現這壹夢想。”

他解釋說,光和廣播電視信號都是以光速傳播的電磁波,區別只在波長。千百年來人類只是通過可見光波段觀測宇宙,而實際上天體的輻射覆蓋整個電磁波段。射電望遠鏡是接收天體射出的無線電波的望遠鏡。

然而,天體輻射的電磁波極其微弱,70年來所有射電天文望遠鏡收集的能量,甚至翻不動壹頁書。 所以,科學家希望擁有更大的射電望遠鏡,原因很簡單---望遠鏡越大,收集的電磁波越強。

目前世界上最大的射電望遠鏡位於波多黎各,直徑305米。此次建造的500米口徑射電望遠鏡,接收面積相當於30個足球場大小,外形與衛星天線相似,與號稱“地面最大機器”的德國波恩100米望遠鏡相比,靈敏度提高了10倍。與被評為“人類20世紀十大工程”之首的美國300米望遠鏡相比,綜合性能提高了約10倍。FAST建成之後,將保持世界領先地位二三十年。

如壹個巨型天坑的大窩氹,是隱藏在貴州群山深處的壹片天然窪地,這裏只居住著12戶人家。在當地生活了68年的楊朝禮老人做夢也沒想過,這個讓全世界天文學家心潮澎湃的能尋找“外星人”的神秘大家夥,居然要“落戶”在這裏。

為了確定這處獨壹無二的大射電望遠鏡探測基地,自1994年提出項目建設規劃後,科學家們苦苦搜尋、反復論證研判了近10年才得以確認。

2005年夏,國際射電望遠鏡項目選址委員會成員從阿姆斯特丹乘飛機抵達上海,轉乘火車到貴陽,再乘汽車來到貴陽以南約170公裏的大窩氹。

“這是壹個種植水稻的村子,綠色的小塊田地緊湊地排列著,”委員會成員羅伯。米勒納在他的博客中描寫道,“景色令人敬畏!”

不難理解,壹個500米口徑的“大鍋”要在支架上轉動起來是多麽困難。目前世界上最大的能轉動的射電望遠鏡是德國的100米鏡。 利用自然地形作為支撐,建設不能轉動的大型射電望遠鏡能夠巧妙地解決這個問題。

曾跟隨科考人員多次實地考察的平塘縣委宣傳部主任徐先文告訴本刊:“大窩氹的三座青山呈等腰三角形,三角形中間的窪地就是FAST將要落地的地方。三座山峰每峰間距離是500米左右,形成壹個天然‘鍋架’,可以將FAST這口‘大鍋’穩穩架在上面!望遠鏡建成後將會填滿整個山谷。”

米勒納等人還有壹個很重要的任務,就是考察這裏的無線電環境。“壹輪觀測需要連續4周每天24小時不間斷地進行。”國家天文臺的研究人員說。在米勒納等人離開後,我國的工作組還要在這裏進行至少壹年的無線電環境觀測。

調頻電臺、電視、手機以及其他無線電數據的傳輸,都會對射電望遠鏡的觀測造成幹擾,就好像在交頭接耳的會議上妳無法聽清發言者的話壹樣。

來中國之前,米勒納先去了南非,離開中國後,他又先後去了澳大利亞和阿根廷。這三個國家都提出了適合建設大型射電望遠鏡的臺址,它們在同中國競爭。選址工作組將四國的候選臺址考察壹遍,就花費了壹年時間。

臺址需有壹個半徑5公裏的“核心區”,這裏不能有手機信號,觀測頻段不允許受到幹擾。還有半徑150公裏的“協調區”,對無線電環境也有要求。在四個備選地點中,大窩氹的電磁環境不是第壹就是並列第壹。

為了保持得天獨厚的電磁波環境,貴州省無線電管理局在FAST項目研究之初,就以大窩氹為中心,規劃了半徑150公裏範圍的射電天文保護區,以大窩氹為中心,方圓5公裏範圍之內嚴禁設置任何無線電發射設備。

在澳大利亞,政府在西部設立了壹個25平方公裏的“射電天文公園”,這裏是澳大利亞希望能夠興建大型射電望遠鏡的地方。

這場國家間的競賽有點類似選秀節目。中國大窩氹以得天獨厚的地理、地質條件和極端寧靜的自然條件,成功晉級。

“大窩氹不僅具有壹個天然窪地可以架設望遠鏡,而且喀斯特地質條件可以保障雨水向地下滲透,而不在表面淤積,腐蝕和損壞望遠鏡。”張海燕說。

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