文/本报记者付松图/本报记者赵惠
张昭贤在工棚里开的小卖部,就在世界最大米口径球面射电望远镜的背面。小卖部与超级射电望远镜的直线距离不足米。
小卖部十分简陋,只有一个冰柜。但就是这台冰柜,让为“天眼”服务的人,能在炎热天气里喝上一瓶冰凉的饮料或矿泉水解渴。
小卖部里的东西,除了饮料和水,最多的就是方便面和干粮。来小卖部买东西的人,除了施工人员和工作人员,还有科学家。不过,随着天眼施工的结束,留下的工人已经不多,小卖部的生意冷清了不少。
通过开小卖部,张昭贤从科学家那里听来一些天文知识,觉得宇宙真奇妙。和哥们儿聚时,他甚至会有意“显摆”,告诉大伙太阳光线到地球需要跑8分18秒,而月球光线到地球只需要13秒等。在场的朋友都半信半疑,等掏出手机上网查实后,都竖起大拇指表示佩服。
9月20日上午11点,离“天眼”正式落成启用还有5天时间。站在小卖部门口的张昭贤闲得有些无聊。
张昭贤来到这个世界最大“锅盖”面前。每天,他都会去看一次“锅盖”,但他始终弄不明白,这个大家伙如何运行,能“看”到什么?
和张昭贤比起来,外界对“天眼”的了解就更少。在FAST工程启用前,贵州都市报记者独家深入“天眼”腹地,零距离揭开世界最大射电望远镜的神秘面纱。
史上最大锅盖:相当于30个足球场大小
从平塘县克度镇出发,沿国道来到一个地名叫牛角的地方,从岔口往右拐就是进入去FAST的路。20分钟后,穿过最后一道狭窄山口,米直径的白色大“锅盖”突然出现在眼前,瞬间就填满了视野。
这个锅盖究竟有多大?中国科学院国家天文台FAST台址与观测基地系统总工朱博勤说,相当于30个足球场大小。
这是史上最大望远镜FAST,人们也习惯管它叫“天眼”。
锅盖上有一道圈梁,如同一座钢桥,它被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空,周长1.6公里。过道足够两人并排同行,走一圈要30多分钟。
走在上面,抚摸鸡蛋粗细橡胶表面的索绳,攀附圈梁悬垂交错,有一种居高临下的震撼感。
朱博勤说,这个锅盖,由块规格不一的反射面面板拼接而成。有块穿孔铝合金面板、根杆件、33颗螺栓球形成的带三个轴点的三角形单元射面板,每块重至公斤不等,且每一块的质量、尺寸都是不一样,其加工精度单位为毫米,误差值不得超过5㎜,测量精度值不超过2㎜。
记者注意到,每块面板上都有像筛子一样的密孔,一是为了减少风负载,二是提高透光率,让天线面下能长草,避免水土流失。
在技术层面上,要求非常高,哪怕是面板上少一颗螺丝钉,都将会使整个面板产生应力,从而导致面板发生形变而影响整个接收质量。
是什么将巨型“天锅”托起?朱博勤说,锅盖上的反射面板是由铝合金索网组成的。它的主索索段控制精度须达到1毫米以内,主索节点的位置精度须达到5毫米,索构件疲劳强度不得低于MPa。整个索网共根主索、个主索节点及相同数量的下拉索。索网总重量约为余吨,主索截面一共有16种规格,截面积介于-平方毫米之间。
在反射面板上面,有不少黑色类似液压泵的东西。朱博勤说,这个类似液压泵的东西叫促动器,促动器最大可以伸缩1米。也就是说,根据观测需要,促动器可以将“天锅”左右前后移动。
来到“天锅”底部。这里空无一人,也没有机房和设备之类的东西,只有一块不大的平地。平地上建有一个圆形的观景台,高约3米,走到上面观看整个大锅盖。在大锅盖的中间,只看见一个类似“大喇叭”的东西,被6根大跨度柔索牵引悬在高空中。
这个“大喇叭”叫馈源舱,里面装置有馈源,也叫做超宽带接收机,是FAST接收和回传信号的最核心部件,整个射电望远镜的反射面所接收到的全部宇宙信号,都靠它来收集。
朱博勤说,这个馈源是现今世界上最先进的超宽带接收机,一般我们的接收机是接收一个固定的频率,有一定的带宽,而这个(馈源)的高频与低频的比例达到6:1。
FAST的反射面虽有30个足球场大,但要将接收面积覆盖全宇宙并具备指向型,还得需要将馈源舱吊在球型反射面上空米的焦点位置,并跟随观察目标而移动。
射电望远镜,跟收卫星信号的天线锅是一回事。通过锅的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。和美国等其他国家的望远镜相比,由于FAST采用的是抛物面聚焦原理,比球面聚焦获得的数据更精确。
射电望远镜:外星人与我们通电话的接收器
地球之外的众多星体中是否还有高等文明的存在?这不仅是大家想知道的,也是摆在科学家面前的一个重大课题。
那么探寻有无高等文明的存在靠什么?在宇宙中,天体之间的距离是非常遥远的,人马座的比邻星是除太阳外离地球最近的一颗恒星,距离地球4.27光年。光速每秒30万公里,光走要走4年多,要么就是我们人类能长生不老,要不就是科技超速发达,能直接把探测器送到星球上去探索它们。但这两条对于当下来说都是难以想象的。
朱博勤说,打个简单的比喻,如果没有射电望远镜,外星人如果给我们打电话过来,我们就没接收器,接不到了!
科学家们坚信,如果宇宙真有高度智慧的外星人,它们也一定会像我们一样,四处寻找并发射电波信号。
另一方面,由于星球间的距离太远,电磁波信息会混杂在宇宙空间的各种辐射波中,以至于到达地球以后都将非常的弱(除非信号是定向发送给地球的),微弱的信号可能如同夹杂在雷声中的蝉鸣,如果接收设备不先进的话,很容易遗漏或难以分辨。
所以,天文学家需要一个巨大的天锅当“耳朵”,这就是FAST即大射电望远镜,它可以收集极其遥远的物体资料。为寻找地外文明提供巨大的机遇,成为搜寻地外文明最有效的利器。
尽管要在宇宙间找到地外生物的信息,要比在海洋中找到一颗芝麻粒的概率要小得多,但假如足够幸运,在贵州平塘这个偏远的小山洼里,则有望听到来自外星人的第一声问候。
FAST项目首席科学家、中国科学院国家天文台研究员南仁东曾在《中国科学G辑》杂志上撰文说:“SETI(寻找地外文明)的学科风险是不言而喻的,但它一旦成功,将使人类所有的科学成就黯然失色……巨大的FAST也许会给我们巨大的机遇”。
天眼排水洞:可容纳两辆汽车并排走
天眼所在地,原是一个“大窝凼”。这个大窝凼四面的小山围出一个高近0米、面积5万平方米的U形洼地。
世界最大望远镜建在这个大窝凼里,雨季会被淹吗?
朱博勤说,在FAST四边坡面都开挖有排水沟,坡面上的水通过排水沟汇集到中心区,然后一直往下排到底部,进入尘沙池,再进入环形排水沟,这样“大窝凼”的土就不会被冲走。更为关键的是,支撑天眼的设备见不得水,一旦遇水就完蛋。
在天眼的底部,修有一条长米,3米宽的排水洞。这条可以让两辆汽车并排走的排水洞,足以把“大窝凼”里积的水全部排入山外。
据了解,FAST还创造了3项独创技术。从大的方面来讲,FAST的自主创新主要有,一是用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址;二是洼坑内创造性的铺设块单元组成米球冠状主动反射面;三是将首次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。在工程技术方面,FAST不仅继承了目前所有可能的先进技术思想,而且提出了创新性的主动反射面及光电一体化馈源支撑方案,其接收面积大大提高,还有,如它对馈源及其支撑系统的简化,使FAST对天体和航天器的跟踪范围得到大大的扩充等等。
FAST5公里核心区:没有手机信号,说话靠喊
FAST的观测原理是通过反射面来接收宇宙中由天体物质的能量所发射出来的电磁波,从而进行分析。而由于FAST实在太灵敏,任何一小点地面上产生的电磁波它都能接收到。因此,选址平塘“大窝凼”,就是为了让FAST尽量远离由人所产生的电磁波干扰。而除了杜绝外来的电磁干扰之外,由于FAST自身运行也需要依靠大量电子设备,因此它的每一栋建筑都要做严密的屏蔽处理。
为确保大射电望远镜在“工作中”不受干扰,在大射电5公里核心区静默区将屏蔽所有移动信号。
张昭贤的小卖部就在5公里静默区。他说,9月初天眼周围都还没有屏蔽信号,但从前两天开始,这里就没信号了,回到那种说话靠喊的原始时代。
电话打不通,那工作人员与外界如何联系,业余生活如何打发?
朱博勤说,在这里的工作人员,包括科学家,目前有近人。这两天,还有部分从北京陆续赶来的专家为天眼服务。
天眼正式启用后,整个工作区域都没有信号,工作人员要与外界联系,只能使用座机。
“上网打电话,都只能在宿舍里。”朱博勤说,没有手机网络,对于现在的年轻人来说,肯定不习惯,尤其是网购,就更不方便。
进入大射电观景台,可以从牛角、大塘、沙坪、石板村4个口进入,在观景台游客集散中心和观景台上,均安有电话亭,游客可以在安装的固定电话上打电话,只要是国内通话均可免费拨打。
除了不能打电话,在FAST里的工作人员和其他人员并无二样,他们都是一日三餐,就餐时间早上7点30分,中午12点,晚上6点。一般早上以面食为主,偶尔也会有粉条之类的,中餐和晚餐都是三个菜。
不过,FAST里面时间观念很强,就连吃饭,晚去5分钟就没了。
9月25日,FAST就要睁开天眼,开小卖部的张昭贤和老婆都被“撤离”出来,他有些依依不舍。
他说,如果FASR里面需要人,他愿意在里面当一名勤杂工,这样他就可以天天看这个世界最大的大家伙了,还能听科学家们讲天文方面的知识。另外,如果真有外星人给地球发信号,在里面的话,应该就会比别人早知道。
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