1995年底,北京天文台联合国内20余所大学和研究所,成立了射电“大望远镜”中国推进委员会,提出了利用贵州喀斯特洼地建造球反射面,即“阿雷西博型天线阵”的喀斯特工程概念。
此后,中国科学家们进一步推进喀斯特概念,提出独立研制一台新型的喀斯特单元,即500米口径球面射电望远镜。
为了给新一代射电“大望远镜”安家,科学家们通过卫星遥感把贵州喀斯特山区翻了个遍。中国科学院国家天文台研究员、500米口径球面射电望远镜工程副经理彭勃回忆说,当时天文台委托两家院所进行独立搜寻,从300多个候选洼坑中遴选。结果,位于黔南州平塘县的大窝凼两次都获最高分。
中国“天眼”优势在哪儿?
无论是置身大射电望远镜边上,爬上附近山顶的观景台,还是通过虚拟现实视频,你都能直观感受它的第一特点大。科学家们形容它是一座“观天巨眼”。
中国科学院国家天文台500米口径球面射电望远镜工程总工艺师王启明说,仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材。
但大射电望远镜绝不是金属堆砌的“傻大粗”,它是最精密的天文仪器。由于采用光机电一体化的馈源平台,加之馈源舱内的并联机器人二次调整,它在馈源与反射面之间无刚性连接的情况下,可实现毫米级指向跟踪,确保精确地聚集和监听宇宙中微弱的射电信号。
“我们的最初设计理念源自美国阿雷西博望远镜。但跟阿雷西博相比,主动反射面系统是我们最大的创新。”彭勃说,大射电望远镜的索网结构可以随着天体的移动变化,带动索网上的4450个反射单元,在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面,极大提升观测效率。
阿雷西博望远镜是固定望远镜,只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个约20度的带状区域。而主动反射面让中国大射电望远镜拥有更广的观测范围,能覆盖40度的天顶角。
能否找到地外文明?
“跟其他射电望远镜一样,中国大射电望远镜最主要的两大科学目标是巡视宇宙中的中性氢和观测脉冲星,前者是研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化,后者是研究极端状态下的物质结构与物理规律。”中国科学院国家天文台副台长郑晓年说。
半个多世纪以来,全世界所有射电望远镜收集的能量尚翻不动一页纸,中国大射电望远镜的加盟将大大加快这一速度。而收集的能量,意味着解读宇宙深处奥秘的信息量。“从射电望远镜诞生至今,人类共发现了约2500颗脉冲星,如果中国大射电望远镜的工作时间全部用于观测脉冲星,它一年时间内就有望将这个数量翻倍。”彭勃说,脉冲星可以用于脉冲星导航、脉冲星计时阵等应用目标。