中国天眼-FAST资料.doc

观天巨眼-FAST一、什么是FASTFAST口径500米，是世界上最大的单口径射电望远镜！英文全称为（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope），简称FAST，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中。 它是我国自主知识产权 世界最大单口径、最灵敏的望远镜 比德国波恩100米望远镜灵敏度高10倍 比美国阿雷西博350米望远镜综合性高10倍 它将在未来至少20年领先世界被誉为“中国天眼”，由我国天文学家南仁东于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜为什么选址在大窝凼（dang）影响射电望远镜的因素由几个一是口径大小。射电望远镜，跟接收卫星信号的天线锅类似，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。“用过锅盖天线的人知道，锅盖口径越大，电视画面也越清晰。对于射电望远镜来说，口径越大看得越远。全世界的射电天文学家都追求建造更大口径的锅盖，以提高射电望远镜灵敏度。” 王枫说，简而言之，就是“锅”越大，“阅读”到宇宙深处的信息就越多。二是地形及施工影响。大家可能会觉得，为什么我们要做深山里做天眼，是不是在其他地方挖一个坑也可以。但如果是人工挖的坑，一下雨就变成水库了”，而利用天然的喀斯特地貌非常有利于排水，另外如果不选择天然的直接开挖的话抛开建造时间不说，挖掘类似大小的至少耗资60亿。三是电磁环境。因为射电望远镜是 “被动地” 接受从宇宙深处来的电磁波，没有辐射，没有污染，没有噪声。因此他要求周围的电磁环境要求非常高。周边严禁设置、使用无线电台（站）；严禁建设（使用）产生辐射电磁波的设施，其中就包括手机、电视机、微波炉、电磁炉等。“禁止携带相机、手机、手表、充电器等电子产品进入景区。”）（所以想去贵州天眼旅游发朋友圈的朋友要失望了）为此早在2013年，贵州省人民政府就以省长令的形式发布了贵州省500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法，规定以射电望远镜台址为圆心、半径5公里的区域为核心区，5至30公里的环带为协调区，其中5至10公里的环带为中间区，10至30公里的环带为边远区。2016年9月颁布实施的黔南布依族苗族自治州500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区运行环境保护条例，这是中国首部射电天文望远镜电磁宁静区运行环境保护法规。条例规定，以射电望远镜台址为圆心，半径5公里区域内，严禁设置、使用无线电台，严禁建设产生辐射电磁波的设施；在半径5至30公里区域内，经论证对射电望远镜正常运行构成干扰的设施不得建设。同时，任何单位和个人不得占用国家为开展射电天文业务所划分的频率。核心区周边6个通信基站及7个大理石矿山已全部关闭，停止核心区一切项目招商工作，并对矿山进行植被恢复，严格入河排污口的设置论证审批及监管工作。原来“中国天眼”所在地大窝凼的上空有一条航线，经协调也进行了调整，为FAST让路。选择大窝凼的原因一是地貌最接近 FAST 的造型，工程开挖量最小；二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透，不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜；三是射电望远镜需要一处 静土 ， 大窝凼 附近千米半径之内没有一个乡镇，无线电环境理想。山崖陡峭林立，山脚浓荫蔽日，为建造 FAST 望远镜，提供得天独厚的自然条件。二、为什么要研制FAST在阿波罗登月之后，赞比亚修女 Mary Jucunda给太空航行中心的科学副总监Ernst Stuhlinger 博士写了一封信，信中问道：目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭，他怎么能舍得为远在火星的项目花费数十亿美元？博士回答的总结是这样的：“太空项目是科技进步的催化剂，它为学术研究工作提供了绝佳的实践机会，包括对月球和其他行星的研究、物理学和天文学、生物学和医学科学等学科，有它，科学界源源不断出现令人激动不已的研究课题，人类得以窥见宇宙无比瑰丽的景象；为了它，新技术新方法不断涌现。斯塔夫里阿诺斯在其享誉世界的作品全球通史中，将世界文明史划分为两个部分，而这个分界点为1500年；无独有偶，亨廷顿在其文明的冲突中，把人类文明的交流划分为三个时期，他将1500年以前称为遭遇时期，1500-19世纪末称为冲击时期。那么1500年究竟发生了什么，在诸多学者的内心占据了如此重要的地位呢？1500年前后，大航海运动开始了它划时代的征程，在这次伴随着无数血与火的文明碰撞中，无数国家的命运发生了翻天覆地的变化，而有些变化直到今日，仍然深刻地影响着世界格局。我们曾经错过了“大航海时代”，而今我们绝对不能错过“宇宙大航海时代”！1993年在日本国际无线电科学联盟大会上，科学家们提出要在全球电波环境继续恶化之前建造新一代射电望远镜，但当时几个重大的全球望远镜计划都不允许中国人参与。不让中国人参与，那我们就自己踏出一条走向未来的道路。时任中国科学院北京天文台副台长的南仁东，做出了他一生最重要的决定，他要为中国打造出最强大的射电望远镜。三、FAST的用途民事及科技用途1. 探测遥远的地外文明这座巨大的望远镜外形与卫星天线相似，单口径500米，犹如一只巨大的“天眼”，将探测遥远、神秘的“地外文明”。千百年来人类大多是通过可见光波段观测宇宙。事实上，天体的辐射覆盖整个电磁波段，而可见光只是其中人类可以感知的一部分。 该射电望远镜可以用来监听外太空的宇宙射电波，其中包括可能来自其他智能生命的“人工电波”；在电力充足的条件下，这只巨大的“天眼”还能发送电波信号，几万光年远的“外星朋友”将有可能收到来自中国的问候。2. 用于太空天气预报FAST还将把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星计时阵，为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。 同时，可以进行高分辨率微波巡视，以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号，作为被动战略雷达为国家安全服务。还可跟踪探测日冕物质抛射事件，服务于太空天气预报。3. 推动中国技术发展FAST研究涉及了众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域，如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对中国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。4. 服务中国航天项目射电望远镜作为我国乃至世界上一台主干观测设备，将在射电天文、天文地球动力学和空间科学等多个领域中取得一流的科学成果，将执行探月工程三期的VLBI测定轨和定位任务，以及我国未来月球和火星探测等各项深空探测任务，同时用于射电天文观测等多项科学研究。它作为一个单元参加中国VLBI网，将使其灵敏度提高42%。参加欧洲VLBI网，将使其灵敏度提高15%35%。作为东亚VLBI网中口径最大的天线，它将起到主导作用。此外，该望远镜将进一步提升我国深空测定轨能力，为嫦娥探月工程和更长远的深空探测等国家重大战略需求服务。5. 寻找新一代诞生的天体据FAST工程办公室研究人员介绍，项目建成后，它将使中国的天文观测能力延伸到宇宙边缘，可以观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体。 其能用一年时间发现数千颗脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律。而且无需依赖模型精确测定黑洞质量就可以有希望发现奇异星和夸克星物质；可以通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波；还可能发现高红移的巨脉泽星系，实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破。军事用途1.再没有先进的军事间谍卫星和导弹预警卫星的情况下，高精度、大口径射电望远镜担负起了“弹道导弹预警”的重任。2.射电望远镜可用于反隐形技术有军事专家认为，侦察敌方任何战斗机以及隐形轰炸机最好的方法就是利用射电望远镜。这种方法比较安全，因为它只接收无线电波，而不像雷达那样必须发射无线电波。每个飞行器都会有发动机噪音信号，而且这种信号能够用来区分不同类型的飞机，尽管一些战斗机在设计上对发动机喷气口进行了掩蔽，或者用滤波器加以清除。反隐形技术主要基于的目的是，一架隐形飞机对于探测雷达和红外传感器来说仍然是不可见的，特别是在非常远的距离范围之外。虽然有探测雷达和红外传感器搜索的帮助，这些技术仍有可能完全无效。因此，反隐形工作已经转为搜索隐形飞机身后的背景环境，而不是隐形飞机本身。在探测隐形飞机所处背景环境时，由于隐形飞机采用了吸附雷达波的材料，必然会在环境中留下一个“黑影”或空白的形状。这就像在日食的时候，能够精确地指出月亮的位置，并且能够记录月亮运动的轨迹，尽管人们在这场日食中根本就见不到月亮本身。基本上，隐形飞机采用的都是可吸收雷达波的材料，或者在外形上采用锐角或平滑的设计方案，将雷达波反射到不同方向，远离雷达装备。根据红外探测的基本原理，隐形飞机都会采取手段将发动机和其他发热的部位的热辐射最小化，从而达到隐形的目的。通过先进的红外传感器和红外探测技术，这一隐形技术完全有可能失效，因为红外探测装置可以搜索隐形飞机的背景环境，而不是隐形飞机本身。在目前，反隐形技术主要有三种方式：第一是空基手段，主要是利用飞机搭载侧视空基雷达和前视红外装备，探测敌方的隐形飞机；第二是卫星手段，主要由卫星配备下视传感器，利用地球表面作为背景，侦察敌方的隐形飞机；第三是地面手段，这种探测隐形飞机的方法是利用地面部署的雷达设施，这些设施能够扫描天空而且敏感度非常高，例如高精度的射电望远镜就能够担负这一职责。由于这些侦察装置部署在地面，通常外形非常庞大、沉重，因此多设置在丛林山谷之中。根据一些无线电天文学家的观点，从星体发出的无线电信号都可以到达射电望远镜巨大的碟型天线表面，即便是在白天和天气条件恶劣但不受干扰的情况下。如今，星体发出的射电图谱已经为各个国家所熟知，因此可以假定，如果任何星体没有在探测屏幕或输出装置上被观测到，那就是这个星体很可能被某个飞行器（沿着射电望远镜与该星体之间的视线飞行）所遮掩。如果采用更多的这种地面探测装置，只要所有的友方或敌方飞行器飞经射电望远镜的可视区域，就能够通过三角测量计算，对飞行器进行精确的三维定位，准确率非常之高。四、天眼之父-南仁东“这是科学家的模样吗?我看不到，我看到的是一位在工地建设的普通民工”！是的，不认识他的人，如果初次见面，都会觉得他是农民，面容沧桑、皮肤黝黑，还整天穿着大裤衩骑自行车行走！1945年吉林辽源的一个小男孩儿出生了和大多数同龄人一样他6岁入了学从小学到中学成绩一直十分优异这是人家的成绩单（五分制）高考的时候他更是以平均98.6分的成绩（百分制）夺得了当年的吉林省理科状元进入清华大学无线电系学习成为他所在地区10年间唯一考入清华的高材生1993年国际无线电联盟大会在日本东京召开科学家们商议要在全球电波环境恶化到不可收拾之前建造新一代射电望远镜这下南仁东忍不住了带出来的这个大工程搭上了他整整22年的人生事情的一开始就遇到了重重困难几乎所有人都不看好大家的理由有二：一是需要找到荒无人烟的开阔地而国内很难找到二是地质条件和工程成本都跟不上的确，大家的担心不是没有道理，毕竟它对环境的要求太高，附近不能有一点点的电磁干扰。再者1994年的中国哪有那样的技术条件它需要的12亿的成本就更是不用说然而，倔强的南仁东怎么都不肯放弃他硬是自己干了起来为了天眼，为了找到最适合建500米口径望远镜的位置，他不得不“扛起锄头、抗起铲子”，带着300多幅卫星遥感图，在祖国西南的一座座大山里冲锋！山险路难，很多地方当地老农都不敢走，他却从不回头，功夫不负有心人，1994年到2005年，经过十多年耕作，最好的地址，有数了！接下来，他又当起推销员，因为，要建一个500米口径的大家伙，世界上独一无二的大块头，需要大资金，得充分论证！有那么几年，大会小会，国内国外，他一有机会就推销“天眼”项目，“我开始拍全世界的马屁，让全世界的支持”！核心技术遭遇封锁、关键材料需要攻关，想建一个大口径的射电望远镜就很难，还想在山里建一个直径500米，世界上独一无二的，更是难上加难！