科學漫談
兩會期間,一段短**迅速風靡全網,新華網記者採訪了中國“天眼”總工程師江鵬,再次普及了世界最大口徑、最高精度單天線射電望遠鏡的科學。
相信很多人都知道中國的“天眼”,這個家喻戶曉的“大鍋”,直徑500公尺,注定不是普通的“鍋”。
要知道,它的口徑比世界第二大射電望遠鏡“阿雷西博望遠鏡”還要大200公尺,相差近兩倍,這還不是中國“大鍋”的全部實力。
正如新華網記者所說,只有親眼目睹它,才能感受到它帶給我們的震撼。
直徑500公尺,反射面總面積25萬平方公尺,相當於30個標準足球場的面積。
這也是為什麼中國的天眼能夠在短時間內發現833顆脈衝星的原因,預計今年這一資料將超過1000顆。
這個數字究竟意味著什麼? 正如總工程師江所說:
在同一時期,它是世界上所有其他望遠鏡發現的脈衝星總數的三倍,是目前世界上發現脈衝星最高效的天文觀測裝置。
這是大國的驕傲,是屬於中國人的浪漫,今天我們就和大家聊聊這個讓世界無比羨慕和震驚的“大鍋”——中國的天眼。
中國天眼計畫的提出可以追溯到上世紀90年代。
1993年,天文學家在國際無線電聯盟大會上提出了建造巨型望遠鏡的計畫,經過不斷探索,中國天文學家提出了在貴州建設天眼工程的初步方案。
要知道,當時中國最大的射電望遠鏡的口徑還不到30公尺,建造這麼大口徑的望遠鏡,在技術實力和經濟支撐方面都非常重要。
中國2023年全年GDP為12606萬億,而1993年的GDP只有357萬億,甚至不到現在的一小部分。
但中國科學家就是敢於思考和行動,最重要的是我們最終成功了。
一些網友經常嘲笑中國的科技是“外國幻想的中國實現”。
有那麼多科學家提議建造乙個巨大的望遠鏡,但最終只有中國科學家認真對待。
越是高階的科技,歐美只負責幻想,而中國負責實現”。
顯然,當時的中國雖然窮,但“不缺野心”,2005年,中國的天眼計畫正式通過審查,同年啟動專案。
500公尺口徑的射電望遠鏡,無論是當時還是現在,都是乙個大工程,更何況中國以前沒有積累過大口徑望遠鏡的建造經驗,完全是“摸石頭過河”。
最終,經過6年的建設,中國天眼專案順利完工並很快投入使用。
上個月22日,中國天眼已經成功發現了833顆脈衝星,總工程師江鵬表示,今年將力爭突破1000顆,但他仍然希望找到一些更有意義和特殊的脈衝星。
中國的天眼之所以這麼好,是因為它夠大嗎?
沒錯,因為它足夠大!
總工程師江鵬說,天文學家還有最後乙個問題:宇宙的起源,星辰的起源,生命的起源。
為了理解這一點,我們需要具有足夠大口徑的望遠鏡來幫助我們看到更遠更廣的視野,以發現更多關於宇宙的真相。
當然,如果你認為中國的天眼僅僅因為它足夠大而聞名於世,那你就低估了我們的科學家。
首先,建造大口徑望遠鏡最重要的是選址,這需要考慮地形、地貌,甚至氣象條件。
當年,天眼之父南仁東帶著300多張衛星遙感圖到貴州的山山,多次遇到危險,每次都充滿了危險。
最終,在近400個備選窪地中,選擇了當前位置。
當然,除了選址之外,大口徑望遠鏡對表面精度的要求也非常高,尤其是對於射電望遠鏡來說,因為它們需要精確地接收和聚焦微弱的無線電訊號。
表面的形狀和精度對望遠鏡的效能有直接影響,因此需要高度複雜的測量和調整技術。
最後,大口徑望遠鏡接收到的無線電訊號通常很弱,因此需要乙個高效的訊號處理系統。
這包括先進的數字訊號處理、資料儲存和處理演算法,以從大量資料中提取有用的天文資訊。
總之,我們會發現,除了建造大口徑射電望遠鏡之外,還有大而精,厚而精,每一步都要考慮到,必須做得很仔細,一絲不苟。
那麼問題又來了,為什麼射電望遠鏡的口徑越大越好?
這裡就不得不提乙個名字:角解像度。
角解像度一般是成像系統的解像度,直觀地說,當你找到一顆星星時,你需要能夠分辨誰是誰?
從科學的角度來看,角解像度是望遠鏡解析兩個相鄰天體之間最小角度的能力。
根據射電天文學的射電干涉測量公式,角解像度與波長與望遠鏡孔徑的比值成反比。 因此,孔徑越大,觀測到的角解像度就越高,望遠鏡可以更清晰地解析天體的細節。
正如我們前面提到的,射電望遠鏡接收到的訊號其實很弱,所以望遠鏡需要有比較高的靈敏度,靈敏度與望遠鏡的孔徑成正比。
除了我們接收到的訊號相對較弱外,一些離我們很遠的恆星也有非常微弱的訊號,因此大口徑望遠鏡需要具有很強的聚光能力。
說白了,就要能夠收集到那些遙遠的天體發出的微弱訊號。
最後,還有波長,知道我們僅僅找到那些天體是不夠的,還要能夠定位它們,射電望遠鏡的光束形狀與它的孔徑和波長有關。
另一方面,大口徑望遠鏡通常具有較窄的主光束,這使得望遠鏡能夠更精確地定位射電源的位置。
因此,我們會發現,中國的天眼遠比我們看到的簡單得多,它不是乙個簡單的“大鍋”,裡面隱藏著中國科學家的辛勤努力和研究成果。
說了這麼多,你是不是越來越對中國的天眼感興趣了?
如果今年有時間的話,可以去中國天眼風景區看看它的風采,另外,這個景區是免費的!