1993年國際無線電聯大會上,包括中國在內的10國天文學家提出建造新一代射電“大望遠鏡”的倡議,渴望在電波環境徹底毀壞前,回溯原初宇宙,解答天文學中的眾多難題。
“造世界第一大口徑射電望遠鏡,是南仁東老師和幾位前輩的夢,體現了中國天文學家的鴻鵠之志。”彭勃說。
1995年底,北京天文臺聯合國內20余所大學和研究所,成立了射電“大望遠鏡”中國推進委員會,提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面,即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。
此后,中國科學家們進一步推進喀斯特概念,提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元,即500米口徑球面射電望遠鏡。
為了給新一代射電“大望遠鏡”安家,科學家們通過衛星遙感把貴州喀斯特山區翻了個遍。彭勃回憶說,當時天文臺委托兩家院所進行獨立搜尋,從300多個候選洼坑中遴選。結果,位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。
貴州天然喀斯特洼坑提供的條件,始終都是中國大射電望遠鏡最獨到、成為世界最大最強的基礎。
不只是大一圈——中國大射電望遠鏡強在哪?
無論是置身大射電望遠鏡邊上,爬上附近山頂的觀景臺,還是通過虛擬現實視頻,你都能直觀感受它的第一特點——大??茖W家們形容它是一座“觀天巨眼”。
中國科學院國家天文臺500米口徑球面射電望遠鏡工程總工藝師王啟明說,僅圈梁、索網和支撐饋源艙的6座高塔就用掉1萬多噸鋼材。
“望遠鏡反射面總面積為25萬平方米,相當于30個標準足球場那么大。盡管反射面板才1毫米厚,也用掉2000多噸鋁合金?!蓖鯁⒚髡f。
但大射電望遠鏡絕不是金屬堆砌的“傻大粗”,它是最精密的天文儀器。由于采用光機電一體化的饋源平臺,加之饋源艙內的并聯機器人二次調整,它在饋源與反射面之間無剛性連接的情況下,可實現毫米級指向跟蹤,確保精確地聚集和監聽宇宙中微弱的射電信號。
“我們的最初設計理念源自美國阿雷西博望遠鏡。但跟阿雷西博相比,主動反射面系統是我們最大的創新?!迸聿f,大射電望遠鏡的索網結構可以隨著天體的移動變化,帶動索網上的4450個反射單元,在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面,極大提升觀測效率。
阿雷西博望遠鏡是固定望遠鏡,只能通過改變天線潰源的位置掃描天空中的一個約20度的帶狀區域。而主動反射面讓中國大射電望遠鏡擁有更廣的觀測范圍,能覆蓋40度的天頂角。
大射電望遠鏡的工作頻率比較廣。彭勃說,饋源艙內配置了覆蓋頻率70MHz~3GHz的多波段、多波束饋源和接收機系統。
中國科學院國家天文臺副臺長鄭曉年說,100米口徑的德國波恩望遠鏡曾號稱“地面最大的機器”,中國大射電望遠鏡與它相比,靈敏度提高約10倍。300米口徑的美國阿雷西博望遠鏡,50多年一直無人超越,中國大射電望遠鏡跟它相比,綜合性能提高約10倍。
據新華社