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“超级天眼”运行一天或需花费40万 防电磁干扰措施被指约束力不大

“措施在纸面上有了,颁布条例的是贵州省无线电管理委员会,约束力不大,执法强度也存在问题。”这些措施似乎未能消解科学家们的忧虑,一位不愿透露姓名的FAST工程指挥部工作人员表示。

图片来源:视觉中国

在中国贵州黔南平塘县大山深处,坐落着被称为“超级天眼”的世界最大单口径射电望远镜——这座500米口径球面射电望远镜今日起落成启用,它将帮助人类将捕捉来自宇宙的声音,近期它已接收到1351光年外脉冲星信号。

对于射电望远镜而言,口径越大意味着灵敏度越高,探测微弱无线电的能力越强。由中国科学院国家天文台主导建设的FAST射电望远镜的口径达到了世界之最——500米。理论而言,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近宇宙的边缘。

茂盛植被覆盖的黔南丘陵之中,这座口径达到世界最大的射电望远镜更像是一口仰面朝天的锅,25 万平方米的银色球面反射面在阳光下格外耀眼,50根钢柱支撑在半空周长约1.6公里的钢结构圈梁为反射面镶了道银边。圈梁到锅底的落差为137米。球面反射面上方悬挂着核心部件馈源,重达30吨的馈源舱由矗立四周的6 座百米高的馈源支撑塔牵引支撑。

相当于30个足球场大的反射面由4450块反射面板单元拼接而成,反射面单元厚度约1.3毫米,每块单元重427.0公斤至482.5公斤。铝合金反射面板密布着直径5毫米的孔洞,有风时会传出哨声,面板透光率达到50%,在逆光条件下看起来几近透明。FAST总工艺师、反射面系统总工程师王启明介绍:“在不影响接受效果的前提下,打孔可以减少风阻和自私重量,透光也可以让锅底的植被生长,避免水土流失和锅下面变成泥塘。”

摄影:界面新闻记者刘诗蕾

值得注意的是,反射面并非固定在山谷底部,而是由一套索网结构牵拉起。位于反射面的底部的FAST索网结构是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。王启明介绍,索网结构可让FAST观测天体时实现实时跟踪变形。目前反射面是一个标准球形,今后可在在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。

据悉,近日通过一次试验性观测,FAST已经成功接收到来自1351光年外一颗脉冲星发出的脉冲信号,这是FAST进行试验性观测以来,接收到的质量最好的一组电磁波信号。这组信号的获取有利于科研人员进一步分析FAST望远镜的性能指标及后续的调试,以助于望远镜达到最佳的性能指标。

“现在FAST开始进入调试和试观测阶段,希望这个阶段时间控制在两年,把望远镜达到我们要求并申请的国家最高指标。一般的大科学工程从落成到竣工都经过几年时间。现在有些指标还没有达到最高要求,指标越高,精度也就越高。控制测量调试是一个很复杂的过程。”FAST反射面系统总工程师王启明介绍。

实际上,未来5至10年,大射电等项目只是我国大望远镜建设浪潮的前浪。按计划,500米口径球面射电望远镜将和我国其他5座射电望远镜组成“天眼”群——甚长基线干涉测量网,并主导国际射电领域的低频测量网,从而更好地获取天体超精细结构。

FAST项目从2011年3月25日正式动工。实际自从1994年开始,选址专家们就考察了400多个洼地,对其中90个制作了高分辨率数字地形图,在经过反复比较论证,最终选定贵州省黔南州平塘县克度镇天然喀斯特大窝凼洼地为工程台址。

摄影:界面新闻记者刘诗蕾

如今,距FAST望远镜直线距离5公里的平塘县克度镇上。天文元素随处可见:路标、灯牌上印有“天文小镇”字样和星座图,酒店、饭店、建材店也被冠以“天文”。总面积达3平方公里,总投资逾120亿元的平塘国际射电天文科普旅游文化园早已启动,有FAST 访客服务中心、暗夜观星园、天文教育园、星空游乐场等项目。据报道,克度镇接近二十家酒店和宾馆早在半月之前就已客源爆满,已无客房可以预定。

源源不断的游客在给当地带来经济效益的同时,也带来了的FAST工作人员的忧思。“当初选中这里还有一个原因是人烟稀少,但是现在来旅游参观的会越来越多。”FAST工程办公室主任张蜀新说,数位FAST工作人员表达了同样的忧虑,游人们的手机等电器的电磁波将影响FAST望远镜周围的电磁波环境。

摄影:界面新闻记者刘诗蕾

以射电望远镜台址为圆心,半径5公里的区域为电磁波宁静核心区。为了避免无线电干扰,驻地工作人员禁止使用手机,全部使用有线电话,户外寻人时则通过喇叭进行广播。同时被禁止使用的还有电磁炉、WIFI等,电脑只能有线上网。FAST 获取的信号通过光纤传输到观测中心,再传送到外界,全程不能用无线装置。

“首先是电磁波信号干扰,因为射电望远镜太灵敏了,严重的话会损伤接收系统本身。”FAST馈源支撑系统副总工潘高峰介绍:“射电望远镜接收到的信号是非常微弱的,从有射电望远镜产生到现在,全世界望远镜接收到的所有电磁波信号加起来还翻不起一页书。”

为保障射电望远镜安全运行,贵州省出台相应文件严控周边区域无线电等活动。9月26日起对外开放的平塘大射电景区规定,进入大射电观景台的所有人员,不能携带手机、数码相机、智能手环、对讲机等电子设备。FAST望远镜5公里核心区静默区将屏蔽所有手机信号,游客必须在进入5公里核心区前寄存手机,通话只能使用固网电话。

 “措施在纸面上有了,颁布条例的是贵州省无线电管理委员会,约束力不大,执法强度也存在问题。”这些措施似乎未能消解科学家们的忧虑,一位不愿透露姓名的FAST工程指挥部工作人员表示:“预估投入运行后,FAST每一天都要花费40万元,只要浪费一天,40万元就没了。只能继续协调。”

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