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天文|要做“大哥”的中国天眼 你了解多少？( 二 )


天文|要做“大哥”的中国天眼 你了解多少？
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FAST结构示意图[1]
FAST射电望远镜在运行过程中 ， 通过6座百米高的支撑塔对馈源舱的调节 ， 以及对主反射镜的控制 ， 来主动变形聚焦接收电磁波信号 ， 并能够将几平方米至几千平方米的信号聚拢到一点上 。
中国拥有FAST的全部自主知识产权 。与号称地球最大的德国波恩100米望远镜对比 ， FAST的灵敏度提高了10倍；与美国Arecibo 300米望远镜相比 ， 其综合性能提高约2.5倍以上（现已垮塌） 。它将对国际同类设备保持20年以上的领先水平 。
星际旅行前置黑科技——宇宙中的GPS
FAST工程的核心目标 ， 在于搜寻与发现射电脉冲星 。脉冲星是一种处于快速自转状态的中子星 ， 特征在于能够周期发射电磁脉冲信号 。脉冲星的自转周期极其稳定 ， 信号周期性的精确度远高于原子钟 ， 因此脉冲星能够用于在宇宙航行中进行空间与时间的高精度校准 。但由于脉冲星的信号暗弱 ， 易被人造电磁干扰淹没 ， 需要借助具有极高灵敏度的FAST望远镜来进行探索与观测 ， 即科幻电影中常见的“星图定位导航” 。
除观测脉冲星外 ， FAST还将承担巡视宇宙中的中性氢、主导国际VLBI网、探测星际分子、搜寻星际通讯信号等四大科学目标 ， 并实现空间飞行器的测控与通讯、脉冲星计时阵和自主导航、非相干散射雷达接收系统、高分辨率微波巡视等四大应用目标[2] 。FAST的运行 ， 为未来可能的星际旅行点出了“前置黑科技” 。
天文|要做“大哥”的中国天眼 你了解多少？
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FAST观测脉冲星(图源：中科院之声 ， https://zhuanlan.zhihu.com/p/29980759)
2021年5月 ， 国家天文台研究团队利用中国天眼FAST望远镜在观测中取得的重要进展 ， 正式发布了201颗新发现的脉冲星 。此外 ， FAST观测得到的数据为40多篇高水平学术论文提供了支撑 ， 其中包括发表在世界顶级刊物《自然》上对快速射电暴方面的研究成果[3] 。
与此同时 ， FAST将于2021年4月1日起面向全球开放 。来自世界各地的研究机构与独立科学家可提交完善的研究计划申请 ， 在通过由全球顶尖天文学家组成的联合评议后 ， 共同分享超过5000小时的FAST观测时间 。中国对FAST这一全球仅有的顶尖天文设备的无国界共享行为 ， 再次证明了中国包容开放的大国心态 ， 也彰显了中国与国际科学的充分合作理念 ， 将为人类探索宇宙起源与认识宇宙未知做出了巨大的贡献 。
值得一提的是 ， FAST目前也以预约制的形式面向游客开放 ， 每天限流2000人 。据统计 ， 2017年FAST地区的旅游营收为46亿元 ， 远超FAST本身6.7亿元的建设成本 。
结语：
中国“天眼”FAST的全球开放、公开评议与无国界信息共享 ， 将使其成为中国最为重要的世界名片之一 。同时 ， 国家天文台在FAST单镜位的基础上 ， 提出了中国未来射电望远镜群的项目规划 ， 力求将中国在天文学界的领先地位保持下去 。


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