中國天眼怎麼了? 美國“天眼”和“中國天眼”的差距有多大?

Mondo 科學 更新 2024-02-01

三分鐘談科普

我國“天眼”投入使用以來,又有了新的發現。 但你知道嗎? 事實上,它並不是世界上第乙個“天空之眼”! 世界上第乙個“天空之眼”是美國的阿雷西博射電望遠鏡阿拉伯數字建造了6億。

然而美國人明亮的眼睛在2024年崩潰了這讓學者們非常擔心,他們聯名致信美國**國會,希望嘗試修復射電望遠鏡。

但美國國家科學學會甚至回覆說,它將放棄維修。 兩年過去了,它似乎變成了乙個巨大的露天“垃圾場”。

同時,我國自主研製的世界最大射電望遠鏡:“500公尺口徑球面射電望遠鏡(FAST)”。我公開使用它。

許多人想知道為什麼以前看起來完好無損的望遠鏡突然倒塌了。 沒有辦法解決它嗎? 中美天眼有什麼異同?

自古以來,遙遠的星空宇宙就對人類有著極大的吸引力,彷彿那裡隱藏著無盡的奧秘和未知。 然而我們看到的星星只是宇宙中的冰山一角。

為了更深入地窺探宇宙的奧秘,在20世紀初,科學家們開始思考是否有可能使用無線電波來更多地了解宇宙?

2024年,美國天文學家卡爾·揚斯基(Carl Jansky)首先提出了使用無線電波進行天文觀測的概念。 然而,由於技術水平和裝置的限制,他的願景並沒有立即實現。

直到 1940 年代末,科學家們終於在荷蘭完成了第一台射電望遠鏡。 這架望遠鏡看起來不像我們熟悉的望遠鏡相反,它是乙個巨大的碗形天線,直徑為 25 公尺。

這種天線的功能是接收來自宇宙的無線電波然後由電子裝置處理,最後轉換為可見影象。

那麼,射電望遠鏡究竟是什麼呈現了我們眼前如此壯麗的宇宙藍圖呢? 說到這裡,我們首先需要了解什麼是無線電波。

無線電波是可以穿透雲層並在宇宙中傳播的電磁波。 射電望遠鏡的任務是捕捉這些無線電波並將它們轉換為可見光影象。

射電望遠鏡的工作原理依賴於無線電波的接收和處理。 當宇宙中的天體產生無線電波時,射電望遠鏡的接收器會接收到這些微弱的訊號。 然後,這些訊號被放大和處理,以轉換為影象或資料。

射電望遠鏡不是乙個巨大的金屬塔相反,它由乙個巨大的無線電碗形反射表面組成該反射表面將無線電波集中並將它們傳輸到接收器。 它就像一面巨大的鏡子,將無線電波聚焦在星空中它深入宇宙,使我們能夠從遠處觀察浩瀚的星系。

無論是星系際射電暴、脈衝星的脈衝訊號,還是宇宙微波背景輻射可以被射電望遠鏡探測到。

從20世紀初開始,天文學家開始意識到使用電磁波進行天文觀測的重要性因此,各國開始投資建設射電望遠鏡它希望走在探索宇宙的最前沿,美國自然也不甘落後。

20世紀60年代,一位名叫阿爾弗雷德·布林克爾的美國天文學家提出了乙個大膽的想法建造直徑達300公尺的射電望遠鏡它用於捕獲遙遠星系發出的微弱無線電訊號。

然而,這個假設並不是一件容易的事,因為為了建造如此龐大的裝置,有幾個技術障礙需要克服。 在接下來的幾年裡,科學家們進行了大量的研究和實驗。

阿爾弗雷德·布林克爾親自帶領團隊,解決了許多工程技術問題。 他們不僅要考慮如何製造直徑巨大的無線電天線,還需要找到將其聚焦在不同方向的方法,以便更全面地了解宇宙。

終於在2024年,阿雷西博射電望遠鏡在美國亞利桑那州的阿雷西博山脊正式落成。阿雷西博射電望遠鏡的“眼睛”不是我們通常的鏡頭,而是乙個直徑達300公尺的碗形天線。

這種巨大的天線不僅能夠接收來自地球各個方向的無線電波,而且還能夠將它們聚焦在不同的方向上它成為當時世界上最大的射電望遠鏡它也標誌著射電天文學的新時代。

每個人都親切地稱它為“天空之眼”,在過去的幾十年裡阿雷西博射電望遠鏡一直發揮著不可替代的作用它被用於許多領域,如天文學研究、射電天文學和射電星系觀測。

阿雷西博射電望遠鏡不僅為人類探索宇宙提供了無數重要的資料和發現,也為人類提供了尋找外星文明的機會,它曾經向距離地球25,000光年的球狀星團M13傳送了包含人類資訊的無線電訊號這是人類第一次向外太空傳送有意義的資訊。

然而,時間過得真快。 由於美國國家科學**將面臨預算限制和政策變化阿雷西博射電望遠鏡的運營費用正在逐漸減少。

年度資金從1 400萬美元減少到800萬美元。 這導致了裝置維護和現代化的問題,以及裁員和員工流動。

早在2024年8月,望遠鏡上的一根鋼纜已經斷裂儘管科學家們已經採取了緊急維修措施,以恢復望遠鏡的某些功能,然而,它的效能和穩定性受到了影響。

2024年12月,阿雷西博射電望遠鏡最終坍塌了。

科學家們對阿雷西博射電望遠鏡的坍塌進行了詳細的調查,最終得出的結論是:望遠鏡的結構損壞已經超出了可以修復的極限。

長年累月的自然侵蝕,惡劣的天氣和頻繁的使用,結果,望遠鏡的主體結構嚴重惡化,之前的電纜斷裂事件壓倒了其整體結構。

阿雷西博射電望遠鏡倒塌大約乙個月後當地**宣布將重建,順便公升級一下它的配置,使其成為世界首屈一指的教育中心。

當時,光是清理倒塌的望遠鏡殘骸就花費了800萬美元。 然而,從那以後,再也沒有關於阿雷西博望遠鏡的訊息它是否會繼續重建尚不得而知。

阿雷西博倒塌的原因之一是望遠鏡的結構損壞。 多年來,望遠鏡一再受到自然侵蝕和惡劣天氣的破壞這導致主體結構嚴重惡化即使重建,它還需要在裝置更新和結構維修方面進行大量投資。

當時,業內人士給出了初步的**,重建阿雷西博射電望遠鏡預計至少耗資數億美元。 損壞的部件不僅需要修理或更換,而且它們的設計和功能需要更新和公升級,以滿足現代科學的需求和挑戰。

這意味著需要引進更先進的技術和材料提高其效能和穩定性,同時降低其維護和運營成本。 這也需要更多的專業人士和團隊參與和管理。

當時,美國正面臨新冠疫情、經濟衰退、社會動盪等多重危機可能沒有足夠的預算和優先事項來支援這個專案。

而美國,作為全球科技強國的領導者,各類前沿科技攻關專案不斷推進包括太空探索、人工智慧等。 在有限的研究預算下,需要在各個領域進行權衡。

許多科學家和專家開始思考,有沒有更先進、更可靠的技術可以取代傳統的射電望遠鏡?

與此同時,美國阿雷西博射電望遠鏡坍塌的悲劇引起了世界各國的廣泛關注中國自主研發的FAST剛剛興起以霸主的身份登上世界舞台。

說它是“霸主”一點也不謙虛,因為FAST的“龐然大物”大得驚人,口徑高達500公尺,幾乎是阿雷西博的兩倍,也是世界上最大的射電望遠鏡。

快速反光板拼接工藝。

這種超大孔徑設計使FAST能夠接收更寬、更精細的無線電訊號為科學家提供更詳細的天文觀測。

FAST採用球形設計它不同於傳統的平面射電望遠鏡。 球形結構使得FAST的反射面更加精確,有源面彈丸反射結構可以更準確地捕捉到星系中的微弱無線電訊號,大大提高了FAST的觀測靈敏度。

值得一提的是,FAST的高度可調天線支架系統更加獨特該系統可以在不同的仰角下觀察FAST望遠鏡觀察範圍擴大了。相比之下,阿雷西博的望遠鏡只能向乙個方向旋轉,限制了其視角。

FAST自成立以來,吸引了眾多國際科學家的關注與合作,我們並非憑此一己之力取得這一成就相反,它積極與其他國家進行科學研究合作一起觀察和共享資料。

結果也沒有讓我們失望FAST在脈衝星領域發現了多顆新的脈衝星,為深入了解宇宙中脈衝星的性質提供了新的線索進一步推動了國際射電天文學的發展。

FAST是中國科學家通過自主創新、攻堅克難成功設計建設的大型科技專案這不僅是對中國工程技術實力的充分驗證,也是對中國科學家團隊智慧和毅力的高度肯定。 希望未來我們能永遠遙遙領先,走在世界前列!

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