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    • 单口径射电望远镜FAST项目简介
    发布时间：2009-08-05    来源：统计整理   阅读次数：1288 分享到：

    （一）、科学技术概念

           光和广播电视信号都是以光速传播的电磁波，区别只在波长。千百年来人类只是通过可见光波段观测宇宙，而实际上天体的辐射覆盖整个电磁波段。与通讯用微波天线相似，射电天文望远镜通常由三个主要部分构成：汇聚电磁波的反射面、收集信号的接收机以及指向装置（见图1）。
          为实现跨越式发展，中国天文界提出建造世界最大的单口径射电望远镜 —    —500米口径球面射电天文望远镜（FAST）（见图2）。它具有3项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面；采用轻型索拖动机构和并联机器人，实现望远镜接收机的高精度定位。全新的设计思路，加之得天独厚的台址优势，FAST突破了望远镜的百米工程极限，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。

        

     

    （二）、FAST在基础研究领域和国家重大需求方向的意义

           FAST作为一个多学科基础研究平台，有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体。能用一年时间发现约7000颗 脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律；有希望发现奇异星和夸克星物质；发现中子星——黑洞双星，无需依赖模型精确测定黑洞质量；通过精确测定脉冲 星到达时间来检测引力波；作为最大的台站加入国际甚长基线网，为天体超精细结构成像；还可能发现高红移的巨脉泽星系，实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测 突破；用于搜寻识别可能的星际通讯信号，寻找地外文明等等。
           FAST在国家重大需求方面有重要应用价值。把我国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高    100倍。脉冲星到达时间测量精度由目前的120纳秒提高至30纳 秒，成为国际上最精确的脉冲星计时阵，为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。进行高分辨率微波巡视，以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号，作为被动 战略雷达为国家安全服务。作为“子午工程”的非相干散射雷达接收系统，提供高分辨率和高效率的地面观测；跟踪探测日冕物质抛射事件，服务于太空天气预报。
           FAST研究涉及了众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智 能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域，如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机 器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对我国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。
          有了FAST，边远闭塞的黔南喀斯特山区将变成世人瞩目的国际天文学术中心，成为把贵州展现给世界的新窗口。以FAST为主体的天文科普基地将推进我国西部、甚至全国的科普工作，教育青少年、宣传公众与决策层，为科教兴国的长远战略目标服务。

     

    （三）、FAST的总体技术指标

    主动反射面

    半径～300m, 口径～500m,球冠张角 110-120°

    有效照明口径

    Dill=300m

    焦比

    0.467

    天空覆盖

    天顶角40°

    工作频率

    70MHz－3GHz

    灵敏度(L波段)

    天线有效面积与系统噪声温度之比 A/T～2000 m2/K
    系统噪声温度T～20K

    分辨率(L波段)

    2.9′

    多波束(L波段)

    19个

    观测换源时间

    <10min

    指向精度

    8″

     

    （四）、FAST的系统构成

           FAST的系统构成如图3, 在贵州喀斯特洼地内铺设口径为500米的球冠形主动反射面，通过主动控制在观测方向形成300米口径瞬时抛物面；采用光机电一体化的索支撑轻型馈源平台，加之馈源舱内的二次调整装置，在馈源与反射面之间无刚性连接的情况下，实现高精度的指向跟踪；在馈源舱内配置覆盖频率70MHz—3GHz的多波段、多波束馈源和接收机系统；针对FAST科学目标发展不同用途的终端设备；建造一流的天文观测站。

     

    （五）、FAST项目进展情况

           FAST的预研究历时13年，由中国科学院国家天文台主持，全国20余所大学和研究所的百余位科技骨干参与了此项工作。得到了中科院知识创新工程首批重大项目和重要方向性项目以及国家自然科学基金会重点项目的经费支持。FAST有5项关键技术，包括贵州喀斯特洼地台址评估、主动反射面、光机电一体化的馈源支撑系统、高精度的测量与控制和接收机系统等，都已完成了分析论证和模型实验。
              2007年7月10日，国家发展和改革委员会原则同意将FAST项目列入国家高技术产业发展项目计划（发改高技[2007]1538号文件），要求抓紧开展可行性研究工作，在条件具备后上报可行性报告。

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