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不僅能看得遠(yuǎn),還能看得清——“中國天眼”核心陣試驗(yàn)樣機(jī)開工建設(shè)意味著什么?

歐東衢、鄭明鴻、楊欣
2024年09月26日08:08 | 來源:新華網(wǎng)
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25日,“中國天眼”迎來落成啟用8周年紀(jì)念日。在距離“中國天眼”不到3公里的一處山頭上,一臺40米級的射電望遠(yuǎn)鏡(核心陣試驗(yàn)樣機(jī))正在進(jìn)行吊裝。

中國科學(xué)院國家天文臺副臺長姜鵬說,計(jì)劃利用“中國天眼”周圍5公里內(nèi)優(yōu)異的電磁波環(huán)境,建設(shè)24臺40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡與FAST組成核心陣。

2024年2月26日拍攝的“中國天眼”(維護(hù)保養(yǎng)期間使用物理濾鏡拍攝)。新華社記者 歐東衢 攝

2024年2月26日拍攝的“中國天眼”(維護(hù)保養(yǎng)期間使用物理濾鏡拍攝)。新華社記者 歐東衢 攝

“中國天眼”全稱500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡,英文縮寫為FAST,是我國獨(dú)立自主設(shè)計(jì)并建造的世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。2020年1月,“中國天眼”通過國家驗(yàn)收并正式開放運(yùn)行。

圖為“中國天眼”工作模擬圖。(受訪者供圖)

圖為“中國天眼”工作模擬圖。(受訪者供圖)

2017年10月,“中國天眼”宣布發(fā)現(xiàn)首批新脈沖星,這是中國人首次利用自己獨(dú)立研制的射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星。今年4月17日,中國科學(xué)院國家天文臺FAST運(yùn)行和發(fā)展中心對外宣布,“中國天眼”發(fā)現(xiàn)的新脈沖星數(shù)量突破900顆,是同時(shí)期國際上其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的3倍以上。

姜鵬介紹,“中國天眼”能“多出成果”“出好成果”,既離不開相關(guān)團(tuán)隊(duì)的不懈努力,也與其性能優(yōu)勢有關(guān),“‘中國天眼’在靈敏度上優(yōu)勢明顯”。

既然好成果頻出,且性能優(yōu)勢明顯,為何還要建設(shè)FAST核心陣?

答案是:未雨綢繆,持續(xù)保持“中國天眼”在靈敏度上的領(lǐng)先優(yōu)勢,同時(shí)彌補(bǔ)分辨率不足的先天缺陷。

據(jù)了解,在全球范圍內(nèi),國際大科學(xué)工程平方公里陣列第一階段(SKA1)、美國的下一代甚大陣(ngVLA)等多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡陣列均在建設(shè)之中。

國際大科學(xué)工程平方公里陣列計(jì)劃于2029年完成第一階段建設(shè)任務(wù),美國的下一代甚大陣計(jì)劃2035年完工。

姜鵬介紹,靈敏度和分辨率是決定射電望遠(yuǎn)鏡競爭力的核心指標(biāo)。“中國天眼”靈敏度高但分辨率不足,上述射電望遠(yuǎn)鏡陣列建成投用后,“中國天眼”可能會逐漸喪失在靈敏度上的優(yōu)勢,其分辨率不足的先天缺陷也會被放大,將面臨巨大挑戰(zhàn)。如果稍有松懈,中國天文學(xué)家就可能“失守”射電波段視野的最前沿。

困境當(dāng)前,修建FAST核心陣,便是破局之策。

圖為核心陣建成效果模擬圖。(受訪者供圖)

圖為核心陣建成效果模擬圖。(受訪者供圖)

“單靠‘中國天眼’觀測宇宙,就像是用‘粗頭鉛筆’給天體畫像,而FAST核心陣建成投用的話,相當(dāng)于用高分辨率的‘?dāng)?shù)碼相機(jī)’拍攝遙遠(yuǎn)的星空。”姜鵬說,F(xiàn)AST核心陣建成后,將大幅提高“中國天眼”的“視力”,讓其不僅能看得遠(yuǎn),還能看得清。

FAST核心陣的建設(shè),還將進(jìn)一步提升“中國天眼”的靈敏度優(yōu)勢和優(yōu)良成圖能力,聚焦極端致密天體的起源與演化等當(dāng)前天文學(xué)最前沿的科學(xué)問題,有望在時(shí)域天文、宇宙的成分與演化和引力波暴等研究領(lǐng)域取得突破性成果。

“只有充分發(fā)揮重大科技基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新效能,不斷加強(qiáng)‘從0到1’的基礎(chǔ)研究,取得更多原始創(chuàng)新成果,才能搶占國際科技競爭的制高點(diǎn)。FAST核心陣的規(guī)劃正是對搶占科技制高點(diǎn)的響應(yīng),可以有效補(bǔ)齊FAST在分辨率和成像方面的短板,提前挖掘時(shí)域天文等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的科學(xué)潛力。”中國科學(xué)院院士陳仙輝說。

姜鵬說,如果只把“中國天眼”當(dāng)成一個(gè)望遠(yuǎn)鏡、一臺監(jiān)測設(shè)備,現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)標(biāo)了。但要維持其世界領(lǐng)先的地位,就不能停止創(chuàng)新。

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(責(zé)編:邢鄭、孫娜)

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