作者:倪思洁 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/12/12 19:26:03
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天眼“觅源”:探寻宇宙的奥秘

FAST工程人员现场测索力(FAST工程办公室供图)


FAST工程人员现场测索力(FAST工程办公室供图)


FAST工程主体完工(中国科学院国家天文台FAST工程项目办供图)

仰望星空,我们常会问:我们是谁?我们从哪里来?我们是否孤独?

在贵州省平塘县克度镇,有一块曾名不见经传的大窝凼,如今,这里已经成为中国仰望星空的新基地。

2016年9月25日,500米口径球面射电望远镜(FAST)竣工,这架天文望远镜的建成,标志着中国科学家苍穹觅源、寻找地外生命的宏伟志愿增添了新的利器。

守着FAST的那些年

2000年那年,FAST工程总工艺师王启明39岁,FAST工程的立项工作才刚开始6年。

王启明记得,那时候团队只有5、6个人,大家为了一份不知道能不能顺利立项的工作全力以赴。

就这样,7年弹指一挥,2007年的夏天,王启明把心放到了肚子里,FAST立项了;随之压力也来了,工程筹备工作开始了。

做立项报告,做可研实验,做初步设计,写技术文章,招标,王启明和FAST的团队成员们,忙得不亦乐乎。2011年3月,FAST工程正式开工建设。

2013年1月6日,FAST圈梁进场。自此以后,王启明留在大窝凼的时间越来越多。“刚开始,一个月大概有7天到10天左右在大窝凼,从2014年到现在,我大概有一半多的时间都在这里。”王启明告诉记者,不少工程人员的春节、中秋、端午都是守着FAST度过的。

最初施工的那些年,路况不好,住宿也不好。“这里湿度很大,蚊虫叮咬得也很厉害,胳膊上总是全是包。”王启明说。

而最让工程人员担心的并不是生存条件,而是FAST无数的技术难题和那条“五年半工期绝对不能超”的底线。

失败、认识、修改、完善。直到2015年2月,一个巨大的网兜带着优美的弧线,整齐地在山沟里撑开。

“现在,我们的压力稍微小一点了。下一步,需要我们的科学家把它投入使用了。”王启明笑了。从39岁到55岁,王启明生命中最有精力的16年献给了“天眼”。

“视神经”已通过验收

在FAST工程中,被称为“视神经”的部分,是由六个塔架悬挂和调整的馈源舱。80后国家天文台FAST工程高级工程师潘高峰负责的,正是这个索驱动的工程建设。

2015年,是潘高峰最忙的一年。他估算了一下,这一年里他在大窝凼里窝了240多天,以至于将两个儿子的抚养教育工作全都托付给了妻子。

“能接手这样一个大科学工程并跟着它一起成长,是我一辈子的骄傲。”潘高峰说。

这样的工作,同样也让潘高峰的家人倍感骄傲,当看到丈夫出现央视新闻里时,妻子兴奋地告诉别人:“看,我老公就是干这个的,国家的大科学工程。”

2015年11月21日上午10点58分,随着一声“起吊”指令,FAST馈源支撑系统实现首次升舱,天眼由此“点睛”。工程能够通过控制6根钢索,带动馈源舱在距离地面140米至180米、直径为207米的球冠面上运动,实现对射电源的跟踪、扫描等天文观测。

今年11月29日,馈源舱索驱动工程通过验收。“位置误差均在规定的48毫米以内,6根索的姿态误差都在1度以内,优于规定指标。”潘高峰说。

验收结束后,潘高峰等工程人员还要在12月中下旬对馈源舱的信号干扰屏蔽性能进行试验测试,并在明年对馈源舱进行空中调试和并联机器人测试。

“再之后,我们还要对整个天文望远镜进行联调,这个过程可能会持续三五年,这期间望远镜可以接收数据并供科学家进行分析。”潘高峰说。

科学观测正在路上

在FAST工程建设期间,国家天文台利用国外望远镜数据开展研究,为一批年轻科研人员提供学习磨炼的机会,为FAST的科学应用储备了不少优秀科研人才。国家天文台副研究员钱磊就是其中之一。

2009年7月,钱磊加入了FAST团队,那时的他还是国家天文台的一名博士生。巡视宇宙中的中性氢和观测脉冲星,是FAST科学目标其中的两项,也是钱磊的专业领域。通过巡视宇宙中的中性氢,科学家可以研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化;通过观测脉冲星,科学家可以研究极端状态下的物质结构与物理规律。

7年时间,钱磊已经从一名学生成长为一名成熟的科研人员。

今年9月25日,FAST落成启用。在此之前,科学家就已经开始对FAST进行了试验性观测。9月17日的一次观测中,FAST望远镜成功接收到了一组来自遥远宇宙的高质量脉冲星信号,成为FAST投入试观测以来,接收到的性噪比最高的电磁波信号。

根据钱磊等科研人员的估算,FAST接受到的电磁波大约是在1351光年以前发出的。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。

“如今,我们还在做数据的处理工作,下一步将开始新的观测计划,结合FAST观测频段等方面的特点,设计和调整观测方法。”钱磊告诉记者,下一步他们将对脉冲星候选体进行观测,尝试发现新的脉冲星信号,并针对已知快速射电暴的方向开展观测研究。

随着FAST的观测工作逐渐步入正轨,钱磊等科研人员也逐渐忙碌起来。在钱磊看来,FAST科学研究最重要的是“合作”。

“我们要充分信任我们的队友。”钱磊说,“目前,我们的科学观测团队正在转型调整,未来有一批工程人员也会加入科学研究的团队之中,我们正在为新的发现而努力。”

FAST工程首席科学家南仁东:

FAST助力人类解开宇宙之谜

尽管射电天文学诞生至今仅70多年,这一领域却已成为重大天文发现的发祥地。半个世纪年来,获诺贝尔物理学奖的10项涉及天文学的研究中,6项直接或主要通过射电天文手段取得。

1994年,根据国际大环境,我国特有的地理条件,国内外合作和工程团队不断研究探索,我们提出在贵州喀斯特洼地中建造大口径球面射电望远镜的建议和工程方案。

建造如此巨大的射电望远镜,国际上没有先例。在选址、主动反射面设计、馈源支撑系统优化、馈源与接收机及关于测量与控制技术等方面,很多技术只能靠我们自己钻研解决。

最终,射电望远镜的百米极限被突破,建造巨型射电望远镜的新模式由此开启。这座国际上最大的单口径射电望远镜,也带领着我国射电望远镜设备从“第三世界”步入世界领先行列。

我们有信心,今后的10年至20年内,FAST仍可保持世界领先地位。未来,借助这只巨大的“天眼”,我们将着力巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化;持续观测脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;主导国际低频甚长基线干涉测量网,获得天体超精细结构;探测星际分子;搜索可能的星际通讯信号,助力人类解开宇宙之谜。

(南仁东:FAST工程首席科学家)

 
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2016/12/13 12:14:11 lixuezhong
我们也可以给“宇宙”下一个集合定义
宇宙集合定义:所有“关于宇宙的定义”的整体。用符号A表示“宇宙集合”,用符号a表示“关于宇宙的定义”,用符号∽表示a和A的关系:a∽A,则宇宙集合可以表示为:A={ a∣ a∽A }。从上述“宇宙集合”定义可以得到以下几个结论:
1、上述“宇宙集合”定义本身就是“关于宇宙的定义”,所以有:A={ A∣A∽A }。 2、从A={ A∣A∽A }可知:“宇宙集合”没有区分内外的定义。所以,如果将“宇宙时空整体”定义在上述“宇宙集合”上,则“宇宙时空整体” 没有区分内外的定义,也没有宇宙边界定义;由此“宇宙时空整体”也就没有中心和奇点定义。 3、从“宇宙集合”没有区分内外定义可知:a和A的关系a∽A不遵守排中律,不能用“属于∈或不属于”来表示。显然,宇宙集合A也不遵守矛盾律,矛盾律在此失效。 4、可以证得:丈量“宇宙时空整体”的任意三角形都是等边三角形。并由此得到另一个结论:如果光速是表达“宇宙时空整体”的属性则光速守恒。 5、宇宙唯一而且守恒。
2016/12/13 8:10:37 like54
期待振奋人心的观测结果!
目前已有2条评论
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