科技周系列科普 | 《“天眼”探宇:解码宇宙深处的奥秘》

B站影视 欧美电影 2025-05-25 15:50 2

摘要:FAST的诞生源于中国天文学家南仁东的宏愿。从1994年项目构想提出,到2016年落成启用,历时22年,凝聚了数百名科学家与工程师的心血。其三大核心技术——喀斯特洼地台址、主动反射面系统、柔性索驱动的馈源支撑——均属世界首创。

聆听宇宙心跳的“中国之眸”

在贵州黔南的喀斯特洼地中,

直径500米的“中国天眼”FAST

如银盘静卧。

这架凝望深空的巨眸,

自2016年建成以来,

已捕捉到千余颗脉冲星的信号,

破解了快速射电暴的谜团,

甚至“听见”了银河系磁场的低语

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大国重器:从构想到现实

FAST的诞生源于中国天文学家南仁东的宏愿。从1994年项目构想提出,到2016年落成启用,历时22年,凝聚了数百名科学家与工程师的心血。其三大核心技术——喀斯特洼地台址、主动反射面系统、柔性索驱动的馈源支撑——均属世界首创

作为工程奇迹,FAST的反射面由4450块三角形面板组成,总面积相当于30个足球场,可实时调整形状以聚焦电磁波,灵敏度达到全球第二大望远镜的2.5倍以上。面对传统射电望远镜调试周期长的问题,FAST团队仅用2年便完成调试,实现了跟踪、漂移扫描等复杂观测模式,刷新了国际同类设备的效率纪录。这一系列突破不仅填补了我国超大型射电望远镜的技术空白,更让中国在天文观测领域实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。

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巡天利器:脉冲星猎手

脉冲星是恒星死亡后的超高密度残骸,被誉为“宇宙灯塔”,其精确的周期性信号为研究极端物理环境提供了天然实验室。FAST凭借其超高灵敏度,已成为全球发现脉冲星效率最高的设备。截至2024年,它已发现超1000颗新脉冲星,占全球已知总数的四分之一,其中包括毫秒脉冲星、双星系统脉冲星等稀有类型

这些发现具有重大科学价值:毫秒脉冲星的计时精度堪比原子钟,通过分析其信号微小扰动,科学家有望探测纳赫兹频段的低频引力波;双星系统脉冲星则为验证爱因斯坦广义相对论中的引力波预言提供了直接证据。FAST的持续观测,累积了大量数据,为绘制“银河系引力波地图”添上浓墨重彩的一笔。

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解密宇宙之谜:

快速射电暴与中性氢

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技术突破:中国智慧的结晶

FAST的建造过程催生了多项自主创新技术,展现了从基础科研到产业转化的完整链条。其主动反射面系统通过2225根钢索与上万台促动器的协同控制,可在观测时动态形成300米口径的抛物面,精度误差不超过5毫米,大幅提升了观测灵活性。为解决多目标观测效率问题,团队研发出CRAFTS(多科学目标同时巡天)技术,使FAST能同步搜寻脉冲星、中性氢和快速射电暴,观测效率提升5倍以上。这些尖端技术并未局限于天文领域:索网结构设计被应用于港珠澳大桥建设,馈源舱轻型化方案助力航天器减重,柔性并联机器人技术则推动了工业自动化升级。据统计,FAST相关技术已形成200余项专利,创造经济效益超20亿元。

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开放共享:全球合作的桥梁

作为国际天文界的重要平台,FAST始终坚持开放共享理念。自2021年向全球开放观测申请以来,已批准来自14个国家的27个项目,涉及脉冲星计时阵、中性氢宇宙大尺度结构等前沿课题。2023年,中外团队联合利用FAST数据,首次构建了银河系外旋臂的高精度磁场三维模型,相关成果入选《科学》年度十大突破。在科普教育层面,FAST每年划拨1%的观测时间(约50小时)开展青少年天文计划,学生可通过在线平台提交观测方案,入选者能实时接收来自宇宙的电磁波信号。这种“科研+教育”的协同模式,既推动了科学资源共享,也为培养下一代天文学家播撒了火种。

凝视深空,照亮未来

从发现首颗脉冲星到破解快速射电暴,从技术自主到开放共享,FAST用一个个突破诠释了“大国重器”的使命。它不仅是望向宇宙的眼睛,更是中国科技创新精神的象征。正如南仁东所言:“人类之所以脱颖而出,是因为对未知的探索永不停息。”未来,FAST将继续聆听137亿光年外的电磁波,在引力波探测、地外文明搜寻等领域书写新的传奇。

二审|李 浔 莫燕翠

三审|艾力薇

来源:云贵高原生活指南

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