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每天要花近40萬!耗資數億打造的中國天眼,都曾發現過啥?
2024/01/01

綜述

在貴州的大山深處, 隱藏著一座現代科技的明珠——中國天眼。這座巨大的射電望遠鏡不僅擁有著超凡的外觀,更承載著人類對宇宙無盡的好奇與探索。

每天,它耗費40萬人民幣的運行費用,卻為我們揭開了宇宙的神秘面紗,探尋了星際深處的未知奧秘。 那麼,這個宏偉的科學工程,中國天眼,究竟發現了什麼?

什麼是中國天眼?

在深邃的夜空中,我們的目光常常注視著星星點點,但有一種神奇的儀器卻讓我們能夠窺探宇宙的更深層。 這就是中國天眼,一種射電望遠鏡,通過接收宇宙中不可見的無線電波來解讀宇宙的奧秘。

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人類有兩種方式可以窺探宇宙:

一個是大家熟知的用肉眼也能看到的各種星光,這是從遠古時期開始我們了解星空最直接的方式。 而另一種方法就是借助儀器觀測各種無線電波,在一九三幾年,射電天文學的奠基人卡爾·央斯基無意間捕捉到了來自銀河系中心的信號,為射電天文學的崛起揭開了序幕。

從此,人類開始通過無線電波了解宇宙,推動著我們對宇宙起源和生命誕生等問題的深入認知。

中國天眼如今是射電天文學的巔峰之作, 其口徑達到驚人的500米,相當于30個標準足球場的大小。這使它成為有史以來個頭最大,靈敏度也最高的射電望遠鏡。

其反射面由4450塊可變形的金屬板組成,以適應不同的觀測方向和頻率。饋源艙則懸掛在空中,由6根鋼索支撐,可以自由移動,以捕捉更多的信號。覆蓋從300兆赫到3千兆赫的頻段, 它的觀測范圍甚至涵蓋了130多億光年外的區域,貼近宇宙的邊緣。

中國天眼不僅僅是一個令人矚目的科技工程,更有著卓越的科學價值。 它可以深入研究脈沖星、快速射電暴、中性氫、分子云、星系、宇宙大爆炸等各種天文現象和問題。

通過這座「巨眼」,我們有望揭示宇宙的起源、演化和結構, 同時還能深入探討暗物質、暗能量、引力波等未知領域。甚至,在茫茫宇宙中尋找外星文明的信號,為人類的星際旅行提供潛在的導航信息。

如何建成的天眼?

中國天眼可謂是一項現代工程的奇跡。 它的誕生并非一蹴而就,而是耗時長達22年的艱辛努力和技術攻關的結果。

這座天文設施的設計和制造完全由中國科學家和工程師自主完成, 涉及天文學、測量學、控制技術、電子學、機械工程、結構設計等多個學科領域,

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并創造了眾多世界首創的技術和專利。

由中國科學院國家天文台主導建設的中國天眼,最初由我國著名天文學家南仁東先生于1994年提出構想,并得到了國家相關部門的積極支持。

射電「大望遠鏡」中國推進委員會于1995年底成立, 自此開啟了「中國天眼」的研發之路。

要打造這座「天眼」,首先得找到一個符合條件的洼地,這個地方要足夠大、足夠圓、地質穩定且遠離人口密集區,不易積水。

這樣的洼地尋覓起來十分艱難。科 學家們從8000多個潛在地點中篩選出300多個洼坑,再逐步縮減到幾十個,

最終于1998年將天眼的台址選定在貴州平塘縣克度鎮的大窩凼洼地。

天眼工程于2007年正式立項,2011年展開主體工程建設,直至2016年9月25日正式竣工啟用,最終于2020年1月11日通過國家驗收,開始正式投入運行。

在這漫長的建設過程中,科學家和工程師們克服了無數困難和挑戰, 創造了多項世界領先技術。

他們研發了超高疲勞性能的鋼索結構,實現了超大跨度、超高精度和主動變位的索網結構;設計了輕型索驅動控制系統,使饋源艙可以自由移動和精確定位;還開發了高性能的接收器和數據處理系統,以高效采集和分析宇宙信號。

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中國天眼的建設是20多個科研機構和上百名科研人員的集體智慧,也是幾千名一線工人汗水的結晶。

建設現場條件艱苦,很多人在那里工作幾天后身上就布滿了紅疙瘩。工棚潮濕陰冷,沒有空調或暖氣,每個人的被子都濕得幾乎能擠出水來。 這是一種頑強不屈、眾志成城的精神,正是這種精神支撐著「天眼」的誕生。

中國天眼不僅屬于中國,也屬于全世界, 更是人類共同的財富。它開放的態度為全球提供了研究設施,為天文學界提供更廣闊的觀測條件。

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這座巨大的「眼睛」正是中國智慧的象征,為構建人類命運共同體作出了貢獻,致力于推動全球科技發展和人類文明的進步。

中國天眼立大功

中國天眼不僅僅是一個工程上的奇跡,更是科學上的奇跡。自從建成以來,它取得了一系列重大的科學發現, 為我們揭示宇宙奧秘、拓展星際探索的新視角和新方法。

脈沖星是一種在質量龐大的恒星死亡后才會塌縮形成的星體。它小巧卻密度極高,自轉速度飛快,伴有強烈的磁場,就像一個燈塔一樣,周期性地向外輻射強烈的無線電波。 脈沖星是天文學家研究恒星演化、物質狀態和引力理論等重要天體物理實驗室。

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中國天眼是目前最適合探測脈沖星的射電望遠鏡,其靈敏度是其他望遠鏡的數倍。它能探測到更遙遠、更暗、旋轉更快的脈沖星。

自建成以來, 中國天眼發現了370多顆新的脈沖星,其中包括一些特殊類型的,如毫秒脈沖星、雙星脈沖星和磁星等。

這些新發現為我們深入了解宇宙中的極端物理環境、驗證廣義相對論、尋找引力波等提供了重要的數據和證據。

快速射電暴,是宇宙中一種神秘而強烈的天文現象。它突然產生,伴隨著強烈的射電波爆發,持續時間僅有幾毫秒到幾秒, 能量相當于太陽一年的輻射總和。

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這一現象可能由黑洞、中子星、超新星等引起,其來源和機制仍然不為人了解,但對于研究宇宙的起源、結構和演化提供了重要線索。

中國天眼是目前最適合觀測快速射電暴的射電望遠鏡。其卓越的靈敏度和廣泛的頻譜覆蓋范圍使其能夠捕捉更多的快速射電暴事件。

中國天眼已經積累了有史以來最大的快速射電暴爆發事件樣本,這是人類第一次繪制出了這一過程的完整能譜,并發現了它獨特的結構。 這對于理解快速射電暴的物理機制和宇宙演化具有重要意義。

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星際磁場存在于星際空間中,由恒星、星系、星云等天體產生。 它對于宇宙中的物質分布、能量傳輸和輻射過程等都有著至關重要的影響,是研究宇宙基本成分的重要組成部分。然而,由于星際磁場微弱且易受其他因素干擾,其強度和方向的測量一直是個難題。

中國天眼是目前最適合測量星際磁場的射電望遠鏡。 利用中性氫譜線這一特殊信號,產生于宇宙中最常見的元素氫,中國天眼首次成功測量了星際磁場的強度和方向,取得了顯著的進展。

這對于理解星際磁場的起源、演化和結構,以及其在宇宙中其他物理過程中的作用具有重要意義。

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結語

中國天眼的建成與運行是中國科學界的驕傲,更是全球科學的寶貴貢獻。 它的發現和成就不僅拓展了我們對宇宙的理解,也為未來的科學探索和人類文明的進步開辟了嶄新的道路。

因此,中國天眼不僅代表著中國的科技雄心,更為人類對宇宙奧秘的不懈探索貢獻了璀璨的一筆。

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