中国天眼怎么了? 美国“天眼”和“中国天眼”的差距有多大?

小夏 科学 更新 2024-02-01

三分钟谈科普

我国“天眼”投入使用以来,又有了新的发现。 但你知道吗? 事实上,它并不是世界上第一个“天空之眼”! 世界上第一个“天空之眼”是美国的阿雷西博射电望远镜阿拉伯数字建造了6亿。

然而美国人明亮的眼睛在2024年崩溃了这让学者们非常担心,他们联名致信美国**国会,希望尝试修复射电望远镜。

但美国国家科学学会甚至回复说,它将放弃维修。 两年过去了,它似乎变成了一个巨大的露天“垃圾场”。

同时,我国自主研制的世界最大射电望远镜:“500米口径球面射电望远镜(FAST)”。我公开使用它。

许多人想知道为什么以前看起来完好无损的望远镜突然倒塌了。 没有办法解决它吗? 中美天眼有什么异同?

自古以来,遥远的星空宇宙就对人类有着极大的吸引力,仿佛那里隐藏着无尽的奥秘和未知。 然而我们看到的星星只是宇宙中的冰山一角。

为了更深入地窥探宇宙的奥秘,在20世纪初,科学家们开始思考是否有可能使用无线电波来更多地了解宇宙?

2024年,美国天文学家卡尔·扬斯基(Carl Jansky)首先提出了使用无线电波进行天文观测的概念。 然而,由于技术水平和设备的限制,他的愿景并没有立即实现。

直到 1940 年代末,科学家们终于在荷兰完成了第一台射电望远镜。 这架望远镜看起来不像我们熟悉的望远镜相反,它是一个巨大的碗形天线,直径为 25 米。

这种天线的功能是接收来自宇宙的无线电波然后由电子设备处理,最后转换为可见图像。

那么,射电望远镜究竟是什么呈现了我们眼前如此壮丽的宇宙蓝图呢? 说到这里,我们首先需要了解什么是无线电波。

无线电波是可以穿透云层并在宇宙中传播的电磁波。 射电望远镜的任务是捕捉这些无线电波并将它们转换为可见光图像。

射电望远镜的工作原理依赖于无线电波的接收和处理。 当宇宙中的天体产生无线电波时,射电望远镜的接收器会接收到这些微弱的信号。 然后,这些信号被放大和处理,以转换为图像或数据。

射电望远镜不是一个巨大的金属塔相反,它由一个巨大的无线电碗形反射表面组成该反射表面将无线电波集中并将它们传输到接收器。 它就像一面巨大的镜子,将无线电波聚焦在星空中它深入宇宙,使我们能够从远处观察浩瀚的星系。

无论是星系际射电暴、脉冲星的脉冲信号,还是宇宙微波背景辐射可以被射电望远镜探测到。

从20世纪初开始,天文学家开始意识到使用电磁波进行天文观测的重要性因此,各国开始投资建设射电望远镜它希望走在探索宇宙的最前沿,美国自然也不甘落后。

20世纪60年代,一位名叫阿尔弗雷德·布林克尔的美国天文学家提出了一个大胆的想法建造直径达300米的射电望远镜它用于捕获遥远星系发出的微弱无线电信号。

然而,这个假设并不是一件容易的事,因为为了建造如此庞大的设备,有几个技术障碍需要克服。 在接下来的几年里,科学家们进行了大量的研究和实验。

阿尔弗雷德·布林克尔亲自带领团队,解决了许多工程技术问题。 他们不仅要考虑如何制造直径巨大的无线电天线,还需要找到将其聚焦在不同方向的方法,以便更全面地了解宇宙。

终于在2024年,阿雷西博射电望远镜在美国亚利桑那州的阿雷西博山脊正式落成。阿雷西博射电望远镜的“眼睛”不是我们通常的镜头,而是一个直径达300米的碗形天线。

这种巨大的天线不仅能够接收来自地球各个方向的无线电波,而且还能够将它们聚焦在不同的方向上它成为当时世界上最大的射电望远镜它也标志着射电天文学的新时代。

每个人都亲切地称它为“天空之眼”,在过去的几十年里阿雷西博射电望远镜一直发挥着不可替代的作用它被用于许多领域,如天文学研究、射电天文学和射电星系观测。

阿雷西博射电望远镜不仅为人类探索宇宙提供了无数重要的数据和发现,也为人类提供了寻找外星文明的机会,它曾经向距离地球25,000光年的球状星团M13发送了包含人类信息的无线电信号这是人类第一次向外太空发送有意义的信息。

然而,时间过得真快。 由于美国国家科学**将面临预算限制和政策变化阿雷西博射电望远镜的运营费用正在逐渐减少。

年度资金从1 400万美元减少到800万美元。 这导致了设备维护和现代化的问题,以及裁员和员工流动。

早在2024年8月,望远镜上的一根钢缆已经断裂尽管科学家们已经采取了紧急维修措施,以恢复望远镜的某些功能,然而,它的性能和稳定性受到了影响。

2024年12月,阿雷西博射电望远镜最终坍塌了。

科学家们对阿雷西博射电望远镜的坍塌进行了详细的调查,最终得出的结论是:望远镜的结构损坏已经超出了可以修复的极限。

长年累月的自然侵蚀,恶劣的天气和频繁的使用,结果,望远镜的主体结构严重恶化,之前的电缆断裂事件压倒了其整体结构。

阿雷西博射电望远镜倒塌大约一个月后当地**宣布将重建,顺便升级一下它的配置,使其成为世界首屈一指的教育中心。

当时,光是清理倒塌的望远镜残骸就花费了800万美元。 然而,从那以后,再也没有关于阿雷西博望远镜的消息它是否会继续重建尚不得而知。

阿雷西博倒塌的原因之一是望远镜的结构损坏。 多年来,望远镜一再受到自然侵蚀和恶劣天气的破坏这导致主体结构严重恶化即使重建,它还需要在设备更新和结构维修方面进行大量投资。

当时,业内人士给出了初步的**,重建阿雷西博射电望远镜预计至少耗资数亿美元。 损坏的部件不仅需要修理或更换,而且它们的设计和功能需要更新和升级,以满足现代科学的需求和挑战。

这意味着需要引进更先进的技术和材料提高其性能和稳定性,同时降低其维护和运营成本。 这也需要更多的专业人士和团队参与和管理。

当时,美国正面临新冠疫情、经济衰退、社会动荡等多重危机可能没有足够的预算和优先事项来支持这个项目。

而美国,作为全球科技强国的领导者,各类前沿科技攻关项目不断推进包括太空探索、人工智能等。 在有限的研究预算下,需要在各个领域进行权衡。

许多科学家和专家开始思考,有没有更先进、更可靠的技术可以取代传统的射电望远镜?

与此同时,美国阿雷西博射电望远镜坍塌的悲剧引起了世界各国的广泛关注中国自主研发的FAST刚刚兴起以霸主的身份登上世界舞台。

说它是“霸主”一点也不谦虚,因为FAST的“庞然大物”大得惊人,口径高达500米,几乎是阿雷西博的两倍,也是世界上最大的射电望远镜。

快速反光板拼接工艺。

这种超大孔径设计使FAST能够接收更宽、更精细的无线电信号为科学家提供更详细的天文观测。

FAST采用球形设计它不同于传统的平面射电望远镜。 球形结构使得FAST的反射面更加精确,有源面弹丸反射结构可以更准确地捕捉到星系中的微弱无线电信号,大大提高了FAST的观测灵敏度。

值得一提的是,FAST的高度可调天线支架系统更加独特该系统可以在不同的仰角下观察FAST望远镜观察范围扩大了。相比之下,阿雷西博的望远镜只能向一个方向旋转,限制了其视角。

FAST自成立以来,吸引了众多国际科学家的关注与合作,我们并非凭此一己之力取得这一成就相反,它积极与其他国家进行科学研究合作一起观察和共享数据。

结果也没有让我们失望FAST在脉冲星领域发现了多颗新的脉冲星,为深入了解宇宙中脉冲星的性质提供了新的线索进一步推动了国际射电天文学的发展。

FAST是中国科学家通过自主创新、攻坚克难成功设计建设的大型科技项目这不仅是对中国工程技术实力的充分验证,也是对中国科学家团队智慧和毅力的高度肯定。 希望未来我们能永远遥遥领先,走在世界前列!

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