#张元英#张元英粉丝说我是宮脇咲良粉丝,带节奏黑张元英[汗]
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【我国新开工建设的奇台射电望远镜,为何能媲美“天眼”?】

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按计划,奇台射电望远镜的建设周期为6年,建成后有望成为全球最大、精度最高的全向可动射电望远镜,可以在纳赫兹引力波、快速射电暴、黑洞、暗物质、天体及生命起源等前沿领域开展科学研究,并为未来我国空间活动提供强大技术支撑。有人形容,它建成后将成为可以媲美“中国天眼”FAST的又一天文领域大国重器。

(1)高频波段覆盖范围将超“天眼”

说到能和“中国天眼”FAST相媲美,很多读者可能会疑惑了,建设中的奇台射电望远镜口径只有110米,而“中国天眼”FAST口径有500米,二者根本不在一个级别上,何谈相媲美呢?关键问题就在一个能转,一个不能转。

“中国天眼”500米直径的反射面架设在喀斯特地貌形成的山沟里,是固定不动的,实际工作时,反射面通过下方促动器的微调,形成一个等效口径300米的抛物面进行观测,能够观测的区域有限。

而奇台射电望远镜是全向可动的,也就是说,它可以通过反射面下方的支撑装置,实现水平方向360°,俯仰方向90°旋转。

与“中国天眼”因为望远镜主体固定不动,只能观测到少部分天区相比,全向可动的优势让奇台射电望远镜能够以极高的灵敏度观测四分之三的天区,其中覆盖天文界高度关注的银河系中心及以南12°天区。工作频率范围从150兆赫兹到115吉赫兹,可以高精度观测米级到毫米级的射电辐射。其中在高频波段的覆盖范围要超过“中国天眼”。

然而要想让望远镜转起来,需要克服一系列的技术难题。

奇台射电望远镜天线重量将达到6000余吨,高度超过35层楼,绝对是一个庞然大物。通过一个简单类比,可以大概想象110米直径的天线到底是什么概念。一个足球场的标准尺寸为长度105米,宽度68米。设想一下,让一个比标准足球场还要大的“大锅”自如转动绝非易事。

首先,支撑望远镜转动的平台和结构不仅要足够坚固,还要有较好的灵活性和超高的定位精度,不然对于处在遥远宇宙深处的渺小天体而言,望远镜所对准的天空位置,真的会是“失之毫厘谬以千里”。奇台射电望远镜的指向精度为2.5角秒。在地球上看,夜空中木星最大的视直径约为50角秒,所以这口110米的“大锅”,可以精确地指向只有木星1/20的狭小范围。

其次,110米的巨大反射面在指向天空不同位置时,不同高度位置处重力不同、环境温度不同、风向风速有差别,这些都会造成整个天线抛物面形状的改变,如果不做修正,不同方向来的射电信号就无法很好的汇聚在同一个焦点上。因此复杂环境下的天线形态保持变得非常重要。为了达到0.3毫米的面形精度要求,工程人员计划采用主动面技术,做到天线面型的快速测量,并使用高精度位移促动器进行快速修正。

当然,要攻克的技术难题还远不止这些,而且并无先例可循。极端苛刻的工程技术要求,需要基于已有的相关知识,进行自主创新和不断地实验,才能最终实现。

(2)全球可动射电望远镜中口径最大

奇台射电望远镜除了可以自由转动外,它还有望成为能转动的望远镜里口径最大的,这同样很重要。天文望远镜一直都遵循“口径为王”的铁律,不管是什么波段的望远镜,口径越大,就能看到更远更暗弱的天体,带来更多崭新的天文学发现,射电望远镜的发展历史同样如此。与我们熟悉的光学天文和光学望远镜相比,射电天文虽然起步较晚却发展迅猛。

20世纪30年代初,美国贝尔实验室的卡尔·央斯基将30米长、6米高的天线架设在圆形转盘上,使天线可以任意方向旋转,从而能够定位到接收信号的方向。他利用这台类似“旋转木马”的天线,不仅收到了大自然中雷电所产生的射电信号,还首次探测到了来自银河系中心的射电辐射,开启了射电天文学的大门。

在得知央斯基的研究后,电子工程师格罗特·雷伯于1937年造出了一架口径为9.45米的抛物面射电望远镜,这是人类历史上第一台用于天文观测的射电望远镜。随后,更多射电望远镜参照这台望远镜的结构和模样被建造出来。其中二战后大量军用雷达被广泛用于民用天文观测,同时大批天文专用的射电望远镜相继建成运行,使射电天文学进入蓬勃发展的黄金期,直接促成了上世纪60年代现代天文学的四大发现——类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射。

分辨率和灵敏度是衡量射电望远镜性能的两个重要指标。分辨率是指区分两个彼此靠近射电目标的能力,分辨率越高就能将越近的两个目标分开,可以理解为“看得清”。对于单个天线的射电望远镜来说,天线的直径越大分辨率越高。灵敏度是指射电望远镜“最低可测”的能量值,这个值越低灵敏度越高。

提问:2022年10月19日外媒透露,美国太空系统司令部(U.S.Space Systems Command)SSC官员就太空领域正在发生的所谓太空竞争向蓝色起源公司(Blue Origin)创始人杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)作了一次非机密简报。蓝色起源航天公司Blue Origin的高管们一起于9月在洛杉矶举行的航天系统指挥行业会议上听取了简报。 10月19日,该司令部创新和原型开发总监约瑟夫·罗斯上校在AFCEA洛杉矶主办的航天工业日会议上说:“蓝色起源团队印象深刻,他们要求SSC向杰夫·贝佐斯简要介绍情况。”。当时是由SSC太空系统司令部情报处高级军官Ron Lerch汇报的。

简报会主要内容有:

一.反太空武器能力会向实质性破坏能力发展。俄罗斯曾公开表示,不排除使用固定及移动激光武器损毁飞越俄罗斯领空的外国光学成像卫星的可能。最近一次例子是中国的实践21号卫星与一个废弃的北斗航天器对接,并将其拖入距离地球静止轨道300公里以上的墓地轨道。中国表示,这是一次清除碎片的演示,而不是太空武器测试。美军则认为,中国和俄罗斯很有可能会致盲或损毁美卫星。

二.中国在地球静止轨道上变得更加活跃。最近一次例子是中国试验十二号卫星01星和02星。美方认为,这是侦察卫星,它们能进行有效机动并能近距离击败对手。

三.在轨卫星服务技术适合近距离作战,并可能被部署到更高轨道上。美方推测,虽然中方不太可能使用动能武器来破坏卫星、制造碎片。但中国若使用干扰武器也将使美国关键卫星面临风险,例如五角大楼专门建造的用于机密通信的“高级超高频率”(AEHF)卫星。如果中国从地面干扰卫星,那么可能到21世纪30年代,这一安全系统可能不复存在。

四.网络攻击是全局范围内的。俄罗斯自2月份发动网络攻击以来,共摧毁了整个欧洲的10,000至20,000个卫星终端。

五.中国正在推进空对地武器技术。2021年,中国测试了部分轨道轰炸系统(FOBS)与高超音速滑翔飞行器相结合的技术(一种核武器投送技术),引发各方反响。尽管中国否认测试FOBS,但这次活动中滑翔飞行器飞行了4万公里,完成了100分钟的飞行时间,说明这次测试很成功。这将为中国带来一定的战略优势。因此,美方目前尤为关注亚轨道和轨道可重复使用飞行器的发射活动。

六.中国可使用其中继卫星系统锁定美军作战力量。中国在地球静止轨道上部署了“天链”数据中继卫星,目前已有8颗在轨。美认为,中国不仅具备情报、监视与侦察(ISR)卫星系统,还具备最新的中继卫星系统,美航母完全暴露在中国的监视之下,其航母坐标可直接发送至中国的武器系统。

七.中国北斗导航卫星具有先进特点。美最新评估表示,北斗的能力不如GPS,但正在迎头赶上。北斗精度平均2米,误差为20纳秒。GPS精度约为1米,误差为10纳秒。北斗的独特优势在于,它是全球唯一内置电信功能的导航卫星系统。其全球短信服务最多支持40个汉字,地区短信服务最多支持1000个汉字。

八.对中国而言,太空战也是经济战。中国学者预测,地月空间开发产业预计每年产值为10万亿美元。美认为,中国不仅关注地球附近发生的事情,也在展望未来,开发最新技术实现这一目标。中国可能会将地月空间视为太空经济发展区。

——你怎么看?

回答:首先要感谢里根政府的启发。我讲完啦。[坏笑][坏笑][坏笑]


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