Введен в строй крупнейший радиотелескоп в мире. Телескоп FAST: первые открытия Самый крупный радиотелескоп в мире
Телескоп FAST
В Китае введен в строй 500-метровый радиотелескоп FAST - крупнейший в мире телескоп с заполненной апертурой. По своему диаметру он уступает лишь РАТАН-600, расположенному в Карачаево-Черкесии, который, однако, не обладает заполненной апертурой. Ближайшим аналогом FAST является 300-метровый радиотелескоп обсерватории Аресибо. Об этом сообщает агентство «Синьхуа».
Размеры телескопа определяют его рабочие характеристики - чувствительность, разрешение и так далее. Чем больше радиотелескоп, тем меньшие по размеру или более удаленные объекты он может различить. С точки зрения разрешения, абсолютным рекордсменом является «РадиоАстрон». Это система для наблюдения за космическими объектами с помощью интерферометрии со сверхдлинными базами, состоящая из космического радиотелескопа «Спектр-Р» и различных наземных радиотелескопов. Вместе они образуют прибор, эквивалентный радиотелескопу с диаметром порядка ста тысяч километров.
Однако подобные системы обладают невысокой чувствительностью из-за малой эффективной площади. Общая чувствительность определяется как среднее геометрическое из чувствительности 10-метрового «Спектра-Р» и наземного радиотелескопа, работающего с ним в паре. Поэтому для таких наблюдений необходимы наземные приборы высокой чувствительности. Кроме того, новые радиотелескопы расширяют инструментарий, доступный астрономам со всего мира.
Новый радиотелескоп располагается в провинции Гуйчжоу и обладает площадью порядка 30 футбольных полей. Несмотря на 500-метровый диаметр, при наблюдениях будут использоваться фрагменты отражателя диаметром около 300 метров - это эффективный диаметр телескопа. По этому показателю FAST лишь ненамного лучше обсерватории Аресибо (221 метров). 500-метровый отражатель позволит телескопу иметь гораздо большее поле зрения.
После ввода в строй на телескопе уже были проведены первые пробные наблюдения. По словам Цянь Леи, исследователя из Национальной астрономической лаборатории (Китай), телескоп успешно зафиксировал сигнал от одного из пульсаров, расположенного в 1351 световом году от Земли.
В задачи FAST войдет слежение за пульсарами, исследование межзвездного газа, поиск сложных молекул и анализ объектов эпохи реионизации. Ученые ожидают, что радиотелескоп удвоит количество пульсаров, известных науке. Это может помочь в поисках сигналов гравитационных волн в «сбоях» излучения пульсаров (такими наблюдениями , например, консорциум NANOGrav). Представители проекта «РадиоАстрон» ранее , что FAST сможет работать в паре с «Спектром-Р». Первые два-три года после ввода в эксплуатацию радиотелескоп будет настраиваться, после чего станет доступен международному сообществу.
Интересно, что для постройки телескопа властям Китая пришлось переселить около 9000 местных жителей за пределы пятикилометровой зоны вокруг телескопа. Строительство было в июле 2016 года. Рядом с телескопом находится обзорная площадка, на которую будет организован доступ туристических групп - до двух тысяч человек в день. Стоимость билета на нее составит около 3,5 тысячи рублей в пересчете на российские деньги.
Владимир Королёв
Радиотелескоп FAST — сферический радиотелескоп с пятиcотметровой апертурой, что есть дословным переводом с английского фразы: «Five hundred meter Aperture Spherical Telescope», сокращенно «FAST». Неофициальное китайское название телескопа, расположенного в провинции Гуйчжоу, Небесный глаз (天眼). Помимо перспективных научных исследований, данный научный проект должен продемонстрировать амбиции Китая в сфере освоения космоса.
Строительство данного телескопа было окончено в июле 2016-го года, и потребовало пяти лет и 180 млн. долларов. С момента окончания строительства обсерватория FAST получает почетное звание радиотелескопа с заполненной апертурой самого большого диаметра, а именно 500 метров. Тем самым FAST обошел другой гигантский радиотелескоп, который в течение 53-х лет оставался самым большим, с диаметром апертуры — 304,8 метров.
Говоря о наибольших радиотелескопах с незаполненной апертурой, то эту нишу по-прежнему занимает российский РАТАН-600 (576 м.).
Конструкция
Конструкция телескопа FAST во многом схожа с обсерваторией Аресибо. Его апертура состоит из 4 450 перфорированных алюминиевых пластин треугольной формы стороной в 11 метров. Эти пластины располагаются в виде геодезического купола на стальных подвешенных тросах, образующих сетку. Вся апертура находится в естественном природном углублении – карстовой воронке. Примечательно, что само углубление образовано в горах, на высоте около 1 км над уровнем моря, что также положительно влияет на качество наблюдений, проводимых FAST в будущем.
В отличие от статической апертуры обсерватории Аресибо, каждая панель радиотелескопа FAST способна изменить свое положение при помощи гидравлических приводов, которые приводят в движение сетку из тросов.
Над тарелкообразным рефлектором располагается подвижная кабина, которая перемещается с помощью кабельных роботов. Находящиеся же в центре «тарелки» приемные антенны также являются подвижными, так как установлены на подвижной платформе (Гью - Стюарта).
Характеристики
Согласно информации, полученной от китайских СМИ, телескоп FAST имеет вдвое большую чувствительность, нежели радиотелескоп Аресибо, а также более чем в пять раз высокую скорость исследование небосвода.
Частотный диапазон, который охватывает радиотелескоп составляет от 70 МГц – 3 ГГц. Радиотелескоп FAST может быть сфокусирован по направлению, которое вместе с зенитом образует угол не меньше 40°.
Хотя FAST называют сферическим радиотелескопом с 500-метровой апертурой, однозначно он не имеет сферической формы, а эффективный диаметр его отражателя (радиус кривизны) – 300 метров. И хотя Аресибо может использовать в полной мере свою 305-метровую апертуру, проводя наблюдения в зените, зачастую наблюдение объектов проводится под наклоном, где эффективная апертура составляет всего 221 метр. Т. к., отражатель радиотелескопа FAST намного глубже, нежели у Аресибо, это расширяет поле зрения для ведения наблюдений.
Все же несмотря на более высокие характеристики FAST, в некоторых видах исследований обсерватория Аресибо остается ведущий. К примеру, изучение земной ионосферы, изучение внутренних планет Солнечной системы, а также проведение точных измерений орбит астероидов в окрестностях Земли. Подобные исследования доступны обсерватории Аресибо по причине наличия передатчиков и другого специального оборудования, которого нет на радиотелескопе FAST. Помимо этого, последний расположен на 7.5° севернее обсерватории Аресибо. При таком более близком расположении обсерватории к экватору в ее поле обзора попадает несколько больше космических тел, нежели в поле зрения FAST.
Значение для науки и общественности
Научное сообщество намерено использовать радиотелескоп FAST для поиска , поимки радиоизлучения от , а также с целью обнаружение внеземных сигналов искусственного происхождения.
Первые пару лет данный телескоп доступен лишь китайским ученым и специалистам, после чего станет открыт для международного научного сообщества.
Несмотря на то, что ради предотвращения радиопомех в радиусе пяти километров власти отселили более 9 тыс. жителей с последующими выплатами компенсаций, недалеко от обсерватории были построены различные туристические, которые позволят заинтересованным лицам посещать экскурсии на самый большой радиотелескоп в мире. К примеру, обсерваторию Аресибо ежегодно посещает около 200 ученых и 90 тыс. туристов со всего мира.
Аресибо - астрономическая обсерватория, расположенная в Пуэрто Рико, в 15 км от города Аресибо, на высоте 497 м над уровнем моря. Ее радиотелескоп является самым большим в мире и используется для исследований в области радиоастрономии, физики атмосферы и радиолокационных наблюдений объектов Солнечной системы. Также информация с телескопа поступает для обработки проектом SETI@home, посредством подключённых к Интернету компьютеров добровольцев. Проект этот, напомним, занимается поиском внеземных цивилизаций.
Помните 10 лет назад был фильм про Джеймса Бонда - "Золотой глаз". Там как раз действия разворачивались на этом телескопе.
Многие наверное подумали что это декорации к фильму. А телескоп к тому моменту уже работал 50 лет
Обсерватория Аресибо находится на высоте 497 метров над уровнем моря. Несмотря на то, что расположена она в Пуэрто Рико, используется и финансируется она всевозможными университетами и агентствами США. Основным предназначением обсерватории является исследование в области радиоастрономии, а также наблюдение за космическими телами. Для этих целей и был построен самый большой в мире радиотелескоп. Диаметр тарелки составляет 304,8 метров.
Глубина тарелки (зеркало рефлектора по научному) сотавляет - 50,9 метров, общая площадь - 73000 м2. Изготовлена она из 38778 перфорированных (дырчатых) алюминиевых пластин, уложенных на сетку из стальных тросов.
Над тарелкой подвешена массивная конструкция, передвижной облучатель и его направляющие. Держится она на 18 тросах, натянутых от трёх башен поддержки.
Если Вы купите входной билет на экскурсию, стоимостью 5$, то получите возможность подняться на облучатель по специальной галерее или в клетке подъёмника.
Строительство радиотелескопа было начато в 1960 году, а уже 1 ноября 1963 года состоялось открытие обсерватории.
За время своего существования, радиотелескоп Аресибо отличился тем, что были открыты несколько новых космических объектов (пульсары, первые планеты за пределами нашей Солнечной системы), лучше исследованы поверхности планет нашей Солнечной системы, а также, в 1974 году было отправлено послание Аресибо, в надежде, что какая-нибудь внеземная цивилизация откликнется на него. Ждёмс.
При проведении этих исследований включается мощный радар и измеряется ответная реакция ионосферы. Антенна такого большого размера является необходимой, потому что на тарелку для измерения попадает лишь малая часть рассеянной энергии. Сегодня только треть времени работы телескопа отведено для изучения ионосферы, треть - для исследования галактик, а оставшаяся треть отдана астрономии пульсаров.
Аресибо, без сомнения, превосходный выбор для поиска новых пульсаров, поскольку огромные размеры телескопа делают поиски более продуктивными, позволяя астрономам находить доселе неизвестные пульсары, которые оказались слишком малы, чтобы быть замеченными при помощи телескопов меньших размеров. Тем не менее, такие размеры имеют и свои недостатки. Например, антенна должна оставаться закрепленной на земле из-за невозможности управлять ей. Вследствие чего телескоп в состоянии охватить только сектор неба, который находится непосредственно над ним на пути вращения земли. Это позволяет Аресибо наблюдать за сравнительно небольшой частью неба, по сравнению с большинством других телескопов, которые могут охватывать от 75 до 90% неба.
Второй, третий и четвертый по величине телескопы, которые используются (или будут использоваться) для исследования пульсаров - это соответственно телескоп Национальной радиоастрономической обсерватории (НРАО) в Западной Вирджинии, телескоп института Макса Планка в Эффельсберге и телескоп Грин-Бэнк НРАО тоже в Западной Вирджинии. Все они имеют диаметр не менее 100 м и полностью управляемы. Несколько лет назад 100-метровая антенна НРАО упала на землю, и сейчас ведутся работы по установке более качественного 105-метрового телескопа.
Это лучшие телескопы для изучения пульсаров, не попадающих в радиус действия Аресибо. Заметьте, что Аресибо втрое больше 100-метровых телескопов, а это значит, что он охватывает площадь в 9 раз большую и достигает результатов научных наблюдений в 81 раз быстрее.
Тем не менее, существует множество телескопов диаметром меньше 100 метров, которые также успешно используются для изучения пульсаров. Среди них Parkes в Австралии и 42-метровый телескоп НРАО.
Большой телескоп может быть заменен совмещением нескольких телескопов меньших размеров. Эти телескопы, точнее, сети телескопов, могут охватывать площадь, равную той, которая охватывается стометровыми антеннами. Одна из таких сетей, созданная для апертурного синтеза, называется Very Large Array. Она насчитывает 27 антенн, каждая 25 метров в диаметре.
Начиная с 1963 года, когда было закончено строительство обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико (Arecibo Observatory in Puerto Rico), радиотелескоп этой обсерватории, диаметром 305 метров и площадью 73000 квадратных метров, был самым большим радиотелескопом в мире. Но вскоре Аресибо может потерять этот статус из-за того, что в провинции Гуйчжоу, расположенной в южной части Китая, начато строительство нового радиотелескопа Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST). По завершению строительства этого телескопа, которое согласно планам должно завершиться в 2016 году, телескоп FAST будет в состоянии "видеть" космос на глубину в три раза больше и производить обработку данных в десять раз быстрее, чем это позволяет оборудование телескопа Аресибо.
Изначально строительство телескопа FAST было намечено для участия в международной программе Square Kilometer Array (SKA), в рамках которой будут объединены сигналы с тысяч антенн радиотелескопов меньших размеров, разнесенных на расстояние 3000 км. Как известно на данный момент , телескоп SKA будет возводиться в южном полушарии, но вот где именно, в Южной Африке или Австралии, будет решено позже.
Несмотря на то, что предложенный проект телескопа FAST не стал частью проекта SKA, китайское правительство дало проекту зеленый свет и выделило финансирование в размере 107,9 миллионов долларов для начала строительства нового телескопа. Строительство было начато в марте месяце, в провинции Гуйчжоу, в южной части Китая.
В отличие от телескопа Аресибо, который имеет неподвижную параболическую систему, фокусирующую радиоволны, кабельная сеть телескопа FAST и система конструкции параболического отражателя позволят телескопу менять форму поверхности отражателя в режиме реального времени с помощью системы активного контроля. Это станет возможным благодаря наличию 4400 треугольных алюминиевых листов, из которых формируется параболическая форма отражателя и которую можно навести на любую точку ночного неба.
Использование специальной современной приемной аппаратуры придаст телескопу FAST беспрецедентно высокую чувствительность и высокие скорости обработки поступающих данных. С помощью антенны телескопа FAST можно будет принять настолько слабые сигналы, что станет возможным "рассматривание" с его помощью нейтральных облаков водорода в Млечном пути и других галактиках. А основными задачами, над которыми будет работать радиотелескоп FAST, будут обнаружение новых пульсаров, поиск новых ярких звезд и поиск внеземных форм жизни.
источники
grandstroy.blogspot.com
relaxic.net
planetseed.com
dailytechinfo.org
Вид с воздуха на телескоп FAST в удалённой местности уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Фото: Liu Xu / Xinhua
25 сентября 2016 года крупнейший в мире радиотелескоп Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) направил рефлектор в сторону космоса и принял сигнал от далёких галактик . Сегодня состоялась торжественная церемония открытия FAST. До этого в тестовом режиме его запускали несколько раз. В один из тестовых запусков он уловил сигнал от пульсара на расстоянии 1351 световой год от Земли.
По мнению экспертов , этот гигантский научный инструмент демонстрирует амбиции Китая в исследованиях космоса и стремление добиться международного признания передовой китайской науки. Строительство телескопа с неофициальным названием 天眼, то есть Небесный глаз, заняло пять лет и обошлось в $180 млн.
Радиотелескоп FAST диаметром 500 метров превосходит по размеру 305-метровую обсерваторию радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, которая считалась крупнейшей в мире в течение последних 53-х лет. Здесь нужно заметить, что российский радиотелескоп РАТАН-600 имеет диаметр 576 метров, но его апертура не заполнена. Таким образом, именно Аресибо и FAST являются крупнейшими в мире радиотелескопами с заполненной апертурой.
Радиотелескоп в Аресибо
По информации китайских СМИ, у FAST вдвое большая чувствительность, чем у обсерватории в Аресибо, а также в 5-10 раз более высокая скорость исследования звёздного неба.
Сравнение тарелок Аресибо и FAST
Конструкция радиотелескопа FAST состоит из одного рефлектора, в котором соединены между собой 4450 треугольных отражающих панелей со стороной 11 метров, в форме геодезического купола.
Положение каждой панели можно регулировать с высокой точностью - для этого предназначена сетка из стальных канатов с гидравлическими приводами. Таким образом, радиотелескоп фокусируется на определённое направление. FAST может сфокусироваться на любом участке в пределах ±40° от зенита. При этом задействуется участок рефлектора диаметром только 300 метров из общей 500-метровой тарелки. То есть, получается, в названии телескопа FAST две фактические ошибки: ведь апертура телескопа составляет менее 500 метров, а телескоп не сферический.
Сооружение телескопа заняло пять лет. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех (фото чаши телескопа со спутника). Ради научного проекта власти распорядились переселить 65 жителей деревни в этой долине и отселили 9110 жителей из восьми деревень в окрестностях. В августе текущего года сообщалось, что отселённых жителей поселят в новые дома или выплатят большие компенсации из фонда помощи бедным, выдадут банковские кредиты.
Радиотелескоп FAST в сентябре 2015 года, за год до запуска
В радиусе пяти километров вокруг FAST не будет ни одного источника помех вроде . По условиям строительства, в радиусе 5 км должно соблюдаться полное радиомолчание.
Несмотря на необходимость полного радиомолчания, власти решили построить туристические объекты в окрестностях радиотелескопа, в том числе смотровую площадку на соседней горе. Китайские и иностранные туристы могут приехать и своими глазами увидеть это чудо. В таком решении есть резон: например, в Аресибо ежегодно приезжает около 90 000 туристов и 200 учёных.
Радиотелескоп FAST в сентябре 2016 года
На торжественную церемонию запуска FAST в провинцию Пинтан съехались сотни учёных и энтузиастов астрономии со всей страны. Президент Китая
Чуть больше года назад в Китае начал свою работу самый большой в мире радиотелескоп FAST - сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой. Его строили с целью изучения истоков и эволюции нашей вселенной. Кроме того, ожидается, что телескоп сможет изучать формирование и движение галактик, гравитационные волны и темную материю, а также молекулы межзвездного пространства.
Первое открытие
Несмотря на огромное количество противоречивой информации, включая то, что тысячи людей потеряли свою землю из-за строительства телескопа и то, что в Китае не хватает специалистов для успешного его запуска, FAST проработал целый год. Совсем недавно руководители лаборатории опубликовали его первые находки. Ими стали пульсары - нейтронные звезды, которые вращаются вокруг своей (немного наклоненной) оси с огромной скоростью.
Значение телескопа для науки
Согласно китайской газете China Daily, телескопу удалось обнаружить несколько десятков ранее неизвестных пульсаров. Существование и местонахождение некоторых из них подтвердила радиообсерватория в Австралии.
По словам директора радиотелескопа FAST, подобные результаты являются яркой демонстрацией удачной работы обсерватории и специалистов. Подобные открытия говорят о том, что FAST окажется крайне полезен глобальному научному сообществу, поскольку он достаточно мощен для восприятия сигналов пульсаров далеко за пределами нашей галактики.
Кроме того, чувствительность радиотелескопа гарантирует, что он окажется важным инструментом в изучении эволюции вселенной и ее таинственного состава (темная материя и темная энергия).
Чувствительность телескопа к радиоволнам, испускаемым пульсарами, также демонстрирует вероятность того, что FAST окажется востребованным в дальнейшем изучении гравитационных волн.
Ожидание будущих открытий
Ожидается, что китайский радиотелескоп FAST сможет удвоить количество известных нам пульсаров в галактике Млечный путь. На сегодня в пределах нашей галактике нам известны 2700 пульсаров, первый из которых был обнаружен в 1967 году.
Кроме поиска радиоволн, издаваемых пульсарами при их вращении, телескоп занимается поисками сигналов инопланетных форм жизни. Специалисты не возлагают огромных надежд на обнаружение внеземной цивилизации, вместо этого они стремятся найти как можно больше возможностей и областей, в которых FAST смог бы пригодиться современной астрофизике.
К примеру, совсем скоро радиотелескоп начнет поиск и изучение сложных межзвездных молекул, а также нейтрального водорода, находящегося на просторах вселенной.
