fast工程

FAST

500米口徑球面射電望遠鏡(FivehundredmetersApertureSphericalTelescope,簡稱FAST)是國家科教領導小組審議確定的國家九大科技基礎設施之一,擬採用我國科學家獨創的設計和我國貴州南部的喀斯特窪地的獨特地形條件,建設一個約30個足球場大的高靈敏度的巨型射電望遠鏡。FAST建成後將成為世界上最大口徑的射電望遠鏡,FAST與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比,靈敏度提高約10倍;與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國Arecibo300米望遠鏡相比,其綜合性能提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡,FAST將在未來20~30年保持世界一流設備的地位。

大記事

1994年開始,通過不斷探索,中國天文學家提出在貴州喀斯特窪地中建造“500米口徑球面射電望遠鏡”(FAST)的建議。

2007年08月28日曆經12年的艱苦預研究,國家“十一五”重大科學工程——500米口徑球面射電望遠鏡FAST項目獲國家立項批准,同時標誌著這項受到國內外廣泛關注的“世界第一大單口徑望遠鏡”項目正式轉入工程設計和建造階段。

2008年12月26日,具有我國獨立自主智慧財產權的國家重大科技基礎設施—500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)工程奠基儀式在FAST台址—貴州省黔南州平塘縣大窩凼窪地舉行。

2009年6月9日,FAST工程詳勘招標工作在國信招標集團有限公司的組織下圓滿結束。貴州省建築工程勘察院脫穎而出中標。

2009年8月19日,500米口徑球面射電望遠鏡(FAST),已確定台址詳勘技術方案,並開始在貴州省平塘縣境內進行台址勘察與建設。

FAST項目簡介項目簡介

一、科學技術概念

光和廣播電視信號都是以光速傳播的電磁波,區別只在波長。千百年來人類只是通過可見光波段觀測宇宙,而實際上天體的輻射覆蓋整個電磁波段。與通訊用微波天線相似,射電天文望遠鏡通常由三個主要部分構成:匯聚電磁波的反射面、收集信號的接收機以及指向裝置。為實現跨越式發展,中國天文界提出建造世界最大的單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電天文望遠鏡(FAST)。它具有3項自主創新:利用貴州天然的喀斯特窪坑作為台址;窪坑內鋪設數千塊單元組成500米球冠狀主動反射面;採用輕型索拖動機構和並在線上器人,實現望遠鏡接收機的高精度定位。全新的設計思路,加之得天獨厚的台址優勢,FAST突破瞭望遠鏡的百米工程極限,開創了建造巨型射電望遠鏡的新模式。

二、FAST項目意義

宇宙邊緣:被暗物質和暗能量所包圍宇宙邊緣:被暗物質和暗能量所包圍

FAST作為一個多學科基礎研究平台,有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣,觀測暗物質和暗能量,尋找第一代天體。能用一年時間發現約7000顆脈衝星,研究極端狀態下的物質結構與物理規律;有希望發現奇異星和夸克星物質;發現中子星——黑洞雙星,無需依賴模型精確測定黑洞質量;通過精確測定脈衝星到達時間來檢測引力波;作為最大的台站加入國際甚長基線網,為天體超精細結構成像;還可能發現高紅移的巨脈澤星系,實現銀河系外第一個甲醇超脈澤的觀測突破;用於搜尋識別可能的星際通訊信號,尋找地外文明等等。

奇異星和夸克星-內部結構模型圖奇異星和夸克星-內部結構模型圖

FAST在國家重大需求方面有重要套用價值。把我國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣,將深空通訊數據下行速率提高100倍。脈衝星到達時間測量精度由目前的120納秒提高至30納秒,成為國際上最精確的脈衝星計時陣,為自主導航這一前瞻性研究製作脈衝星鍾。進行高解析度微波巡視,以1Hz的解析度診斷識別微弱的空間訊號,作為被動戰略雷達為國家安全服務。作為“子午工程”的非相干散射雷達接收系統,提供高解析度和高效率的地面觀測;跟蹤探測日冕物質拋射事件,服務於太空天氣預報。

中子星-內部結構模型圖中子星-內部結構模型圖

FAST研究涉及了眾多高科技領域,如天線製造、高精度定位與測量、高品質無線電接收機、感測器網路及智慧型信息處理、超寬頻信息傳輸、海量數據存儲與處理等。FAST關鍵技術成果可套用於諸多相關領域,如大尺度結構工程、公里範圍高精度動態測量、大型工業機器人研製以及多波束雷達裝置等。FAST的建設經驗將對我國製造技術向信息化、極限化和綠色化的方向發展產生影響。

有了FAST,邊遠閉塞的黔南喀斯特山區將變成世人矚目的國際天文學術中心,成為把貴州展現給世界的新視窗。以FAST為主體的天文科普基地將推進我國西部、甚至全國的科普工作,教育青少年、宣傳公眾與決策層,為科教興國的長遠戰略目標服務。

三、FAST的總體技術指標

主動反射面

半徑~300m,口徑~500m,

球冠張角110-120°

有效照明口徑 Dill=300m
焦比 0.467
天空覆蓋 天頂角40°
工作頻率 70MHz-3GHz

靈敏度

(L波段)

天線有效面積系統噪聲溫度之比

A/T~2000m2/K
系統噪聲溫度T~20K

解析度(L波段) 2.9′
多波束(L波段) 19個
觀測換源時間 <10min
指向精度 8″

四、FAST的系統構成

FAST的系統構成如圖,在貴州喀斯特窪地內鋪設口徑為500米的球冠形主動反射面,通過主動控制在觀測方向形成300米口徑瞬時拋物面;採用光機電一體化的索支撐輕型饋源平台,加之饋源艙內的二次調整裝置,在饋源與反射面之間無剛性連線的情況下,實現高精度的指向跟蹤;在饋源艙內配置覆蓋頻率70MHz-30GHz的多波段、多波束饋源和接收機系統;針對FAST科學目標發展不同用途的終端設備;建造一流的天文觀測站。

五、FAST項目進展情況

FAST的預研究歷時13年,由中國科學院國家天文台主持,全國20餘所大學和研究所的百餘位科技骨幹參與了此項工作。得到了中科院知識創新工程首批重大項目和重要方向性項目以及國家自然科學基金會重點項目的經費支持。FAST有5項關鍵技術,包括貴州喀斯特窪地台址評估、主動反射面、光機電一體化的饋源支撐系統、高精度的測量與控制和接收機系統等,都已完成了分析論證和模型實驗。

2007年7月10日,國家發展和改革委員會原則同意將FAST項目列入國家高技術產業發展項目計畫(發改高技[2007]1538號檔案),要求抓緊開展可行性研究工作,在條件具備後上報可行性報告。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們