FAST项目
1994年开始,通过不断探索,中国天文学家提出在贵州喀斯特洼地中建造“500 米口径球面射电望远镜”(FAST)的建议。
2007年08月28日 历经12年的艰苦预研究,国家“十一五”重大科学工程——500 米口径球面射电望远镜FAST项目获国家立项批准,同时标志着这项受到国内外广泛关注的“世界第一大单口径望远镜”项目正式转入工程设计和建造阶段。
2008年12月26日,具有我国独立自主知识产权的国家重大科技基础设施—500米口径球面射电望远镜(FAST)工程奠基仪式在FAST台址—贵州省黔南州平塘县大窝凼洼地举行。
2009年6月9日, FAST工程详勘招标工作在国信招标集团有限公司的组织下圆满结束。贵州省建筑工程勘察院脱颖而出中标。
2009年8月19日, 500米口径球面射电望远镜(FAST),已确定台址详勘技术方案,并开始在贵州省平塘县境内进行台址勘察与建设。
光和广播电视信号都是以光速传播的电磁波,区别只在波长。千百年来人类只是通过可见光波段观测宇宙,而实际上天体的辐射覆盖整个电磁波段。与通讯用微波天线相似,射电天文望远镜通常由三个主要部分构成:汇聚电磁波的反射面、收集信号的接收机以及指向装置。
为实现跨越式发展,中国天文界提出建造世界最大的单口径射电望远镜 ——500米口径球面射电天文望远镜(FAST)。它具有3项自主创新:利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址;洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面;采用轻型索拖动机构和并联机器人,实现望远镜接收机的高精度定位。全新的设计思路,加之得天独厚的台址优势,FAST突破了望远镜的百米工程极限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。
FAST作为一个多学科基础研究平台,有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,观测暗物质和暗能量,寻找第一代天体。能用一年时间发现约7000颗脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;有希望发现奇异星和夸克星物质;发现中子星——黑洞双星,无需依赖模型精确测定黑洞质量;通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波;作为最大的台站加入国际甚长基线网,为天体超精细结构成像;还可能发现高红移的巨脉泽星系,实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破;用于搜寻识别可能的星际通讯信号,寻找地外文明等等。
FAST在国家重大需求方面有重要应用价值。把我国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘,将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星到达时间测量精度由目前的120纳秒提高至30纳秒,成为国际上最精确的脉冲星计时阵,为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。进行高分辨率微波巡视,以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号,作为被动战略雷达为国家安全服务。作为“子午工程”的非相干散射雷达接收系统,提供高分辨率和高效率的地面观测;跟踪探测日冕物质抛射事件,服务于太空天气预报。
FAST研究涉及了众多高科技领域,如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域,如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对我国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。
有了FAST,边远闭塞的黔南喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心,成为把贵州展现给世界的新窗口。以FAST为主体的天文科普基地将推进我国西部、甚至全国的科普工作,教育青少年、宣传公众与决策层,为科教兴国的长远战略目标服务。
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主动反射面 |
半径~300m, 口径~500m,球冠张角 110-120° |
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有效照明口径 |
Dill=300m |
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焦比 |
0.467 |
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天空覆盖 |
天顶角40° |
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工作频率 |
70MHz-3GHz |
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灵敏度 |
天线有效面积与系统噪声温度之比 A/T~2000 m2/K |
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分辨率(L波段) |
2.9′ |
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多波束(L波段) |
19个 |
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观测换源时间 |
<10min |
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指向精度 |
8″ |
FAST的预研究历时13年,由中国科学院国家天文台主持,全国20余所大学和研究所的百余位科技骨干参与了此项工作。得到了中科院知识创新工程首批重大项目和重要方向性项目以及国家自然科学基金会重点项目的经费支持。FAST有5项关键技术,包括贵州喀斯特洼地台址评估、主动反射面、光机电一体化的馈源支撑系统、高精度的测量与控制和接收机系统等,都已完成了分析论证和模型实验。
2007年7月10日,国家发展和改革委员会原则同意将FAST项目列入国家高技术产业发展项目计划(发改高技[2007]1538号文件),要求抓紧开展可行性研究工作,在条件具备后上报可行性报告。