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FAST是干嘛的?它现在在干嘛?它又干了什么?它绝不是FAST火锅!

FAST是全球口径最大的射电望远镜,而且没有之一!但很多朋友对于这台超越中美洲波多黎各的阿西雷博射电望远镜的功能上确有诸多误解,我们不妨重申下,FAST到底是干什么用的!

上图是FAST各部分功能与仪器设备分布图,各位可以先简单了解下!

一、FAST望远镜是干嘛的?

这个问题简单粗暴,但却指出了大家的心中的疑问,那么大一口锅,总不是用来涮火锅的,尽管有很多高手给它PS上了火锅的猛料,但它依然改变不了当初给它定下的任务!

似乎是麻辣兔肉锅,当然我们今天不是来讨论火锅的,还是先来看看FAST的几大任务吧!

1、FAST的建立最直接受益者是脉冲星观测,因为其巨大的口径将脉冲星的发现速度数千颗/年!

研究脉冲星可以用来干嘛?脉冲星是中子星的一种,而中子星则是恒星演化的一个终极方向,研究脉冲星可以对恒星演化模型的补充!另外脉冲星极其准时的脉冲信号,可以在未来恒星级旅行中作为导航星座使用!

2、观测早期宇宙的中性氢,重新宇宙最初的图像!

宇宙大爆炸最初的氢元素除了形成恒星以外,有很多以中性氢原子的方式存在!中性氢原子有一个很奇特的特性,即在本身没有吸收光子的条件下,自身会产生波长21CM,即频率为:1420.4057517667 MHz的电磁波,这是处于基态的中性氢原子的电子自旋和核自旋相互作用,会从电子自旋从与核自旋平行的高能态跃迁到与核自旋反平行的低能态所辐射出的电磁波!观测这个波段,可以普查出宇宙中中性氢的分布,重现大爆炸后宇宙最初其的图像!

3、高分辨率射电波段巡视,检测空间微弱射电信号。

这得益于FAST巨大的口径,这极大的提高了对微弱射电信号的拾取

4、主导国际甚长基线干涉测量网,获得超精细的天体结构

甚长基线射电望远镜干涉阵列的功能大家见识过了,即今年4月10日公布的M87*黑洞就是在这样的模式下实现的,而FAST强大的口径则将成为甚长基线干涉阵列的重要节点!

但此次M87*黑洞成像FAST并没有参加,不仅是因为地理位置,而是因为FAST的观测波段与黑洞成像波段有比较大的差异!黑洞成像的波长更短,而FAST的网纹反射材料会让这些信号漏失!但它在星系成像上较之毫米波则会有更合适,并且比传统的射电望远镜成像有更高的分辨率!

左侧为光学波段的M81,右侧为射电波段的M81。可以看到在射电波段的结构比光学波段丰富得多

5、将深空通讯能力延伸到柯伊伯带附近,提高卫星数据的接收能力!

当然这也得益它强大的微弱信号拾取能力,使得我们未来在柯伊伯带边缘探索获得强大的射电信号接收能力,当然不要误解为它将用于测控,因为FAST暂时并未设计发射信号!但远在柯伊伯带的数据接收工作依然非常重要!

6、参与地外文明搜寻

这可能是大家最感兴趣的功能,但理论上来并没有问题,因为它的接收能力远高于其他射电望远镜!

二、吃瓜群众的问题,看看有没有你想问的?

1、这么大的望远镜能看到月球上的阿波罗残骸吗?

2、有搜索到外星人的信号过吗?

3、一口锅对着天顶的,24小时画一个圈圈,有个毛用?

首先我们来解答第一个问题

其实射电望远镜观测的是射电波段,与光学分属电磁波的两个波段,两者观测条件不一致,观测手段不一致,当然获取的信息也不一致!

比如上文说明的中性氢波段是21CM左右,这跟可见光550nm差的可不止一星半点,因此再大口径的望远镜都看不到月球表面的物体!

其次我们再来聊聊FAST收到外星人信号的话题

我们先给出答案,FAST从未受到外星人的信号!但事实上没有接收到外星人信号完全是意料中的事,因为射电信号衰减大,传播速度慢,几乎不会有超级文明将电磁波作为通讯载体!

1、衰减跟距离的立方成反比

2、传播速度为光速

从行星内部的区域通讯来说,这是一种比较高效的技术手段,但它会被遮挡,会被吸收,甚至会被干扰,是一种效率极低的通讯工具,如果人类真的解决了量子纠缠通讯,那么电磁波通讯可能会立马被扫进历史的垃圾堆!

为什么我们还能接收到如此海量的来自宇宙的电磁波信息?

因为这些信号都来自于近乎天文数字功率的天体信号,比如太阳每秒所辐射的功率为10^26J,而太阳只是一颗G型光谱的黄矮星而已!而一颗超新星爆发将会释放太阳在100亿年内所有能量的总和,而中子星与黑洞合并又将比超新星高数个数量级!人类搜寻外星人的信号就相当于非洲东海岸丢一块石头,却希望在美国西海岸发现这块石头激起的波浪,这无疑是痴人做梦!

最后我们来说说一口固定不动的锅为什么会接收到多个方向的信号

这就是FAST的反射面为什么选择球面的原因,我们来简单了解一幅图:

只要移动中心接受平台即可接收多个方向的信号,当然这是以减少反射面积为代价的,但预期只能观测天顶一小块区域,不如移动下来个多角度观测,但它依然不能低空目标,这是它朝天的结构限制的!

三、了解了各种幺蛾子话题之后,我们来看看FAST的成果

截止到2019年7月19日,这个世界上最大的射电望远镜已经发现了125颗优质脉冲星候选体,确认了86颗。这标志着还处在设备调试阶段(今年将正式进行国家验收)的FAST已经部分地实现了其科学目标,能真正地作为一个实用的望远镜而脚踏实地地开展天文观测工作了。

FAST网站最新工作截图,各位也可以通过标题了解下FAST的最新动态!不过种花家还是有话要说,作为全球领先的射电望远镜,关于FAST成果的展示实在有些偏少,当然这并不是FAST没成绩,而是我们在宣传领域上是在做的不够,这可能是FAST团队最需要补齐的短板!

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