东南大学附属中大医院韩淑华黄牛挂号电话13241153586“中国天眼”拓展人类观天极限(奋进强国路 阔步新征程·重大
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贵州省平塘县克度镇大窝凼,崇山峻岭之间,“中国天眼”仰望苍穹,将人类“视界”延伸到百亿光年之外。
2016年9月,在“中国天眼”落成启用之际,习近平总书记发来贺信指出:“它的落成启用,对我国在科学前沿实现重大原创突破、加快创新驱动发展具有重要意义”“高水平管理和运行好这一重大科学基础设施,早出成果、多出成果,出好成果、出大成果”。
今年是“中国天眼”建成运行8周年。8年多来,“中国天眼”团队发扬开拓进取、勇攀高峰的精神,秉持团结奋进、协同攻关的作风,创新不止,成果频出,不断拓展着人类观天极限。
不断拓展人类对宇宙的认知边界
巡天一瞥,不到5分钟,“中国天眼”就发现了一个处于轨道周期仅为53分钟的双星系统中的脉冲星——这是人类发现的轨道周期最短的脉冲星双星系统。
每一颗脉冲星都有其特殊脉冲及稳定的转动频率,它们相当于宇宙中具备特有信号标记的“灯塔”,可以为人类探索浩瀚宇宙提供“导航”。作为目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜,“中国天眼”自投入运行以来,已发现的新脉冲星数量突破1000颗,超过同一时期国外其他望远镜发现脉冲星数量的总和。
“从人类发现第一颗脉冲星到‘中国天眼’发现首颗脉冲星的半个世纪,全世界发现的脉冲星不到3000颗。”中国科学院国家天文台研究员、“中国天眼”运行和发展中心首席科学家朱炜玮说,“我们正在拓展人类对宇宙的认知边界。”
近年来,“中国天眼”持续获得重量级发现:首次在射电波段观测到黑洞“脉搏”、探测到纳赫兹引力波存在的关键证据、探测并构建世界最大中性氢星系样本……
中国科学院国家天文台副台长,“中国天眼”运行和发展中心主任、总工程师姜鹏说:“‘中国天眼’不仅为我们提供了探测宇宙深处的强大工具,而且在基础科学研究中产生了深远影响。它帮助我们探索宇宙的起源、演化及其结构,为理解宇宙中的前沿科学问题提供了重要观测数据支持。”
德国马克斯·普朗克射电天文学研究所天文学家劳拉·斯皮特勒预测,到本世纪30年代,“中国天眼”将为人类研究超大质量黑洞碰撞等天文学前沿研究积累大量数据。
“随着运维智能化水平的提升,‘中国天眼’的运行效率将进一步提高,这将帮助我们更快地积累更多观测数据,我们有信心取得更多重要发现。”姜鹏说。
凝结中国智慧和中国创造
巡天探宇,观测星空。“中国天眼”创新探索不停。从选址、建设到调试、运营,“中国天眼”每一个环节、每一块面板、每一个部件,都凝结着中国智慧和中国创造。
2011年3月,“中国天眼”正式开工建设。不同于世界上已有的单口径射电望远镜,“中国天眼”的“视网膜”——球形反射面,是一张由6670根钢索编制的索网,其结构是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的。要实现反射面变形,对抗疲劳性能的要求极高。
整整两年,在“天眼之父”南仁东的指导下,姜鹏带领团队进行了大规模的索疲劳试验。近百次失败,从千头万绪中不断探寻解决问题的关键,终于攻克超高强度、抗反复拉伸的钢索难题,首创主动变形反射面,使望远镜覆盖40度天顶角,成功支撑起“中国天眼”的“视网膜”。
让“中国天眼”看得更远更清楚,调试工作至关重要。
“与传统望远镜相比,‘中国天眼’系统结构要复杂得多,也更容易受设备故障的影响。”姜鹏说。为此,调试团队基于力学仿真系统研发了“中国天眼”反射面的安全实时评估系统和开环控制系统,实现了反射面的数字孪生,使“中国天眼”能够全天候运行工作。
“我们无须实时测量反射面面形,哪根促动器坏了、哪个节点工作不正常,都能在安全评估系统软件中显示,并且模拟出对观测的影响,一旦超出安全范围就会自动报警。”中国科学院国家天文台副研究员李辉说。
创新无捷径,唯有勇攀登。在稳定运行和提升性能的同时,“中国天眼”的巡天效率还将实现数量级的提升,为解决中国射电天文领域的核心技术问题作出更大贡献。
为国际科学界提供重要平台
低噪声放大器是“中国天眼”接收机的核心零部件,此前都靠进口。
为把关键技术掌握在自己手里,中国科学院国家天文台高级工程师柴晓明团队用时近两年,自主研发出高性能的国产低噪声放大器。今年9月,这款国产低噪声放大器正式出口巴西,首次实现我国自主研发的射电望远镜核心部件出口海外。
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