当初的世界“天眼”射电望远镜,为何如今却像个“废弃垃圾场”?

作者&投稿:浑廖 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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提起天眼,可能大家首先会想到位于我国贵州的“天眼”,单口径500米,是世界上最大的最灵敏的射电望远镜。可曾经世界最大射电望远镜是美国的阿雷西博天文台,口径300多米,始建于1960年代,如今显得十分破旧,像个大型垃圾场。

天眼顾名思义是大地上用来观测天象的“眼”,不同于光学望远镜,天眼是射电望远镜,靠排列的阵列式的反射面,将射电信号(电磁波)反射到中间的信号接收塔,将信号汇聚在一起,出去背景杂波之后,得到需要观测到目的天体(天象)。由于光学望远镜的口径比较受限,如今全球在建或者已经投入应用的光学望远镜,口径最大者仅39米,由于只能观测明亮的天体,且由于大气层的阻碍,建设在地面上的光学望远镜的功能会受到一定限制;而射电望远镜则相对容易一些,能将反射面建设得更大,口径越大反应越灵敏,越是有利于观测到遥远的射电信号,能观测很多光学望远镜无法观测的对象。

曾经世界第一大口径的射电望远镜是美国的阿雷西博天文台,它的口径是305米,始建于1960年代,很多电影作品中都能看到这个巨大的天文台。从阿雷西博天文台建成之后发现了脉冲星等特殊的天体,曾经对人类的宇宙观测有巨大的帮助。可惜如今美国的各类观测设备很多,甚至已经转入了空间,有哈勃等空间望远镜,阿雷西博天文台因为建成时间久远,而且是固定面射电望远镜,高额的维修维护费用使得它差点被关闭,如今显得破旧不堪,但是却还在发挥着作用。

从这里可以看出发达国家走得远走得快也不是偶然,1960年代美国就已经建设成这么一个大口径的射电望远镜,由于反射镜面之间的排布有误差,所以需要高精度的镜面组装,一般需要有较高的工业技术才能实现,对天文的观测虽然短期内投入大产出小,但是基础科学的进步终有一天会推动生产力的大发展。很多著名的天文台都是欧美建设,或者是由欧美出技术,其它国家出人力物力建设,作为国际合作双方共同享受这些设施的好处。如今阿雷西博天文台的功能已经有一定限制,而欧美也有新的模式。

去年黑洞视界照片的新闻轰动世界,而黑洞视界用单独一台天文望远镜很难观测,欧美想到的办法是将分布于世界各地的数台射电望远镜组合成口径相当于地球的超大望远镜,也就是事件视界望远镜,从世界各地搜集来的信息汇聚在一起,能更清晰地拍摄到黑洞周围的景象,但其实在那之前的两三年,欧美就已经获得了黑洞视界外的图像,去年是更为清晰更为精细的图像。简单说欧美现在建设射电望远镜,靠建设望远镜阵列,较小口径的射电望远镜的反射面可以移动,类似于雷达,多台组合在一起就避免了反射面面积不足的问题。

阿雷西博天文台建成时间太早,加上是固定反射面的射电望远镜,运用的技术比较初级,1960年代和现在的技术水准差异大了去了,所以它的使命基本结束。但是射电望远镜的功能不仅在天文观测,可以用于构建太空通讯,用于深空探测等。它还有一个重要的功能,那就是可以主动发射信号,可以弥补天体自身信号弱的问题,发射的信号经反射后十分微弱,因此需要阿雷西博望远镜巨大的反射面,美国曾用它向球状星团M13发送信息的原因是其中的恒星分布比较密集,被地外智慧生命接收的可能性较大。

说起“天眼”,现在很多人都可能想到的是位于我国贵州省的射电望远镜FAST,FAST射电望远镜由天文学家南仁东于1994年提出构想,历时22年建成,于2016年9月25日落成启用,这个射电望远镜是由中国科学院国家天文台主导建设,具有我国自主知识产权的射电望远镜,其口径达到500米,是目前世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。


但在我国之前,实际上欧美一些国家早就建设了一些射电望远镜,其中全球最早的一个射电望远镜是位于波多黎各的阿雷西博射电望远镜,其直径达305米,于1963年建成投入使用,这个射电望远镜建成之后,在2016年之前一直是全球范围内球面口径最大的射电望远镜。


阿雷西博射电望远镜的建成为人类 探索 外太空提供了有力工具,利用阿雷西博射电望远镜,人类在外太空 探索 方面取得了不少喜人的成果,比如1974年,泰勒和赫尔斯利用阿雷西博射电望远镜发现第一个射电脉冲双星系统PSR191316。泰勒教授利用阿雷西博射电望远镜进行上千次的观测,获得这颗脉冲星20年的轨道周期值,证明观测结果与广义相对论计算结果符合得很好,终于证实了引力波的存在。泰勒和赫尔斯一起荣获1993年诺贝尔物理学奖。

再比如991年,天文学家沃斯赞和弗雷尔用这个望远镜发现毫秒脉冲星PSR125712的行星系统,又一次轰动科学界。

但除了上面我们所提到这两个事情之外,阿雷西博射电望远镜没有取得太多的成绩。

而在2016年中国射电望远镜发射的正式投入使用之后,阿雷西博射电望远镜也开始逐渐被遗忘,甚至被抛弃。

目前阿雷西博射电望远镜并不太乐观,从各种影像录像来看,阿雷西博射电望远镜已经锈迹斑斑,很多地方都布满了灰尘,有些地方已经出现损坏,看起来已经很久没有人维护了,所以从远的地方看过去,阿雷西博射电望远镜更像是一个垃圾场一样。

那为何曾经的世界第一射电望远镜会落到今天这般田地呢?我觉得主要有几个方面的原因:

第一、其他射电望远镜的出现

在阿雷西博射电望远镜之后,全球很多国家也建了其他射电望远镜,比如中国的FAST射电望远镜;比如位于美国新墨西哥州的甚大阵列(VLA);位于俄罗斯北高加索地区的RATAN-600;位于美国西弗吉尼亚州的罗伯特·伯德绿岸望远镜;位于德国波恩的埃菲尔斯伯格射电望远镜;英国曼彻斯特大学的洛弗尔射电望远镜;位于上海的天马望射电望远镜。

这些射电望远镜建成时间比阿雷西博射电望远镜射得更晚,而且分布在全球各地,这样全球各国的科学家就不用老远的跑到波多黎各去,这样就减少了阿雷西博射电望远镜的使用频率。


第二、阿雷西博士的望远镜技术比较落后

虽然阿雷西博射电望远镜的口径非常大,达到350米,但是因为它建的时间比较早,所以技术相对比较落后,而且阿雷西博射电望远镜是一个固定望远镜,只能观察一个方向,这是非常有局限性的。

而在阿雷西博射电望远镜之后,新建的很多射电望远镜技术和灵活性都要比阿雷西博射电望远镜更好。

比如中国的FAST的射电望远镜是世界上最灵敏的探测器之一,中国天眼可以“听见”距离地球130亿光年外的射电信号,而据透露,天眼的先进程度至少是阿雷西博的20倍以上。

正因为中国天眼技术比较先进,所以它取得的成就也是非常喜人的,在试运营期间,中国天眼就新发现了6颗脉冲星,其后,在12月又新发现了3颗脉冲星,截至2020年3月23日,已发现并认证的脉冲星就已经达到了114颗。

再比如美国的甚大阵列(VLA),它由27台25米口径的射电望远镜排成Y字型,是世界上最大的综合孔径射电望远镜,人们可以通过铁轨移动单个望远镜,来改变望远镜间的距离,从而构成不同的阵型来满足不同的观测需要。

也正因为阿雷西博射电望远镜技术相对比较落后,观测方向存在有很大的局限性,所以被其他射电望远镜替代也是不可避免的。

第三、阿雷西博射电望远镜维护成本比较高昂

作为曾经全球第一大射电望远镜,阿雷西博射电望远镜的维护成本是非常高昂的,阿雷西博自建成后到2011年为止一直由美国康奈尔大学负责管理和运行,此后由中佛罗里达大学、杨企业和波多黎各城市大学根据与美国国家科学基金会的合作协议管理和营运,阿雷西博天文台每年运行费用大约为1200万美元。

综合以上各项因素之后,阿雷西博射电望远镜技术比较落后,成绩一般般,再加上维护费比较高,所以美国没有必要花大量的资金去维护这样一个射电望远镜,所以干脆就直接放弃了。

在美国波多黎各的群山中,藏着一座曾经的世界第一天文望远镜--“阿雷西博望远镜”。它建设于上世纪的60年代,在当年凭借305米(后来扩建到350米)的超大口径成为科学界的宠儿,前后有数千个科学家使用过它,很多好莱坞电影也出现过它的身影,可以说是风光无限,叱咤整个天文圈。

去年中国建造完成了世界上最大的单口径射电望远镜FAST,并且正式投入使用了。要知道,我们国家的这个天眼在设计之初就是奔着世界第一的目标去的,设计口径达到500米,突破了射电望远镜的百米极限,工作效率比阿雷西博望远镜提高5到10倍,完全是碾压的状态。

就在整个中国都在为我们自主建造的天眼欢欣鼓舞的时候,地球另一头的美国人却显得有些尴尬。因为曾经的世界第一望远镜,位于美国波多黎各的阿雷西博望远镜,却因为年久失修,锈迹斑斑,几乎沦为一个大垃圾场。 仔细查看了一下阿雷西博望远镜的近况会发现,它早已没有当初的辉煌模样,整个场地杂草丛生,锈迹斑斑,靠近点看就像进入一片无人区域。

须知,因为设备落后,美国拨付给这座望远镜的经费也一年比一年少,到如今阿雷西博望远镜已经完全无法正常运转与使用了。 不管是负责维护的美国康奈尔大学还是美国国家自然科学基金都不想出资维护。甚至还有人提议对它重新进行环保评估,为的就是评估阿雷西博望远镜运行状态有变,可能会对环境造成影响,然后就要彻底关闭它! 曾经的它收获了无数的赞美与钦慕,现如今却陷入无人问津的状态。 随着中国的世界第一天眼投入使用,全世界的科学家都蜂拥而至期待能有幸参与天文研究, 而当年的世界第一望远镜现在却落得这样悲惨的下场。有网友就表示:“看着美国天眼混这么惨,只能感叹一句“一代新人换旧人”,希望我们国家的天眼能经受住 历史 的考验!”。




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锦屏县15891339958: 世界上最大的望远镜为什么叫“天眼”
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锦屏县15891339958: 据说,在1608年,荷兰米德尔堡的眼镜制作师利佩希制造了世界上第一架望远镜.科学家为什么要用天文望远镜来观察星体?你知道枷俐略用他制作的望远镜观察月球时,他看到了月球表面的什么? -
陆俭参蛇: 之所以叫天文望远镜就是因为它是用来观察星体的 具体说来,观察的精度是用分辨率来衡量的.而影响它的一个主要因素就是口径,所以光学天文望远镜口径很大.而射电望远镜的精度比光学望远镜更高,天文望远镜可以清晰地看见并拍下几十光年甚至几千光年(光速:光一年行走的距离,真空中的光速是一个重要的物理常量,国际公认值为c=299792458米/秒.)外的东西.因为可拍摄又清晰,便于研究,当然用它啦!!! 伽俐瑞制作的望远镜当时水平有限观察的时侯只能看见特大的月球表面 有环行山脉等等

锦屏县15891339958: 为什么中国天眼和哈勃望远镜都是天文望远镜,形状却大不同,那哪种更强大? -
陆俭参蛇: 说到天文望远镜,大家第一时间想到的一定是那种长筒的,天文爱好者在家里或者野外使用的那种望远镜,其中最出名的应该就是哈勃望远镜了,它最广为人知并且功率最大功能也最强大.但最近几年走入大家视线的中国天眼却长得像一个“大...

锦屏县15891339958: 射电望远镜为什么能观测遥远的星星
陆俭参蛇: 射电望远镜的原理与卫星电视天线接收器的原理大同小异,它通过接收来自遥远天体的电磁辐射信号,分析其强度,频谱和偏振来进行研究.其主要有两个基本指标——分...

锦屏县15891339958: 为什么射电望远镜美国不玩了中国还来玩? -
陆俭参蛇: 您好 ! 射电望远镜美国不玩了中国还来玩. 因为美国已经有2个太空天文望远镜 500米口径球面射电望远镜(简称FAST)工程是由中国科学院和贵州省人民政府共建的"十一五"国家重大科技基础设施建设项目.具有中国独立自主知识产权...

锦屏县15891339958: 投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?
陆俭参蛇: “中国天眼”是包括中国在内的10国天文学家,共同提出建造的新一代射电“大望远镜”,是我国国家级的重大科技基础设施,在2016年9月21日的时候建成,着落在贵州...

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锦屏县15891339958: 为什么说中国的天眼望远镜是寻找外星生命的真正开始 -
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锦屏县15891339958: 谁能用俗语 告诉我中国天眼有什么用? -
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锦屏县15891339958: 世界第一,中国天眼,朋友圈刷屏的"fast"究竟是个啥 -
陆俭参蛇: FAST的英文全称为“Five-hundred-meterAperture Spherical radio Telescope”,汉语即“500米口径球冠状主动反射球面射电望远镜”.作为我国重要的大科学装置,FAST是“十一五”国家重大科技基础设施建设项目,旨在建造世界第一大单口径射电望远镜,以实现大天区面积.

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