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FAST的500米天線使其成為世界上最大的單天線無線電天文臺。預(yù)計2021年將向國際觀察員開放。

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圖片攝于2020年1月11日，展示了中國的五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）。

波多黎各傳奇的阿雷西博望遠鏡（Arecibo telescope）在2020年末的颶風中受損，功能遭到破壞，這使射電天文學(xué)受到了嚴重打擊。美國國家科學(xué)基金會在2020年11月宣布，阿雷西博望遠鏡將被拆卸。然而在12月11日，當900噸的接收臺掉落在望遠鏡下的巨大反射盤上時，挽救這臺人們心愛望遠鏡的所有希望都破滅了。

阿雷西博望遠鏡曾是世界上最大的單碟射電望遠鏡，現(xiàn)在已被中國西南部建造的一個更大的望遠鏡FAST所取代。如今，需要高度精確射電望遠鏡數(shù)據(jù)的天文學(xué)家們將他們的希望都寄托于這臺擁有500米口徑球面的射電望遠鏡FAST上，F(xiàn)AST在2020年1月宣布完全投入使用。關(guān)于這臺射電望遠鏡現(xiàn)在有更多的新聞。根據(jù)新華網(wǎng)2021年1月4日的報道，F(xiàn)AST正在向外國觀察者開放，該觀測項目于2021年4月1日結(jié)束。

預(yù)計約有百分之十的觀測時間可以被國際觀測項目使用，那些觀測記錄將于2021年8月1日開始。

2011年至2016年間，在中國貴州省一個偏遠的山谷建造了FAST工程。它的直徑長達1640英尺（約500米）。FAST在2016年9月觀測到了天文學(xué)家說稱的“第一束光”，隨后它接受了大量的測試。

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從側(cè)面觀察FAST天線的拋物面，我們能夠看到露出來的鋁三角面板，每個三角的邊長有36英尺（11米）。圖片來源：廈門大學(xué)星系與宇宙學(xué)組的天文學(xué)家蘆李源于2017年拍攝。為了防止除FAST之外的無線電設(shè)備干擾到天文檢測，現(xiàn)場不允許使用數(shù)碼相機。

這臺望遠鏡和阿雷西博相比怎么樣？這兩座天文臺非常相似，都建在自然的碗狀洼地里。因此，F(xiàn)AST和Arecibo都只是盯著——或多或少——直上（天文學(xué)家稱之為天頂）。望遠鏡跟蹤地球的自轉(zhuǎn)來改變觀察方向。我寫“或多或少”是因為方向可以改變一點。懸掛在每個望遠鏡寬碟上方的探測器，位于一個稱為小屋的結(jié)構(gòu)中，可以移動，一次跟蹤一個物體幾個小時。

另外，在FAST的情況下，整個探測器艙都可以移動，此外，碟形物本身也很靈活，由大約4400塊單獨的鋁板組成，鋁板可以指向不同的方向，使碟形物能夠聚焦在天空的不同區(qū)域。相比之下，阿雷西博的盤子是固定的。這一點，再加上更大的碟形深度，使得法斯特能夠比阿雷西博更大范圍（2-3倍）地成像天空。

這架望遠鏡與阿雷西博望遠鏡有什么區(qū)別呢？其實，這兩個觀測站非常相似，它們都建在碗狀盆地處。因此，

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500米口徑球面望遠鏡的500米盤有可移動的接收器被集中放在那，此圖片來自liyuan lu

擁有500米的口徑，500米口徑球面射電望遠鏡大約是阿雷西博的兩倍，阿雷西博全長305米（1000英尺）。這也使它擁有大約兩倍的 敏感度。然而最重要的是有效直徑并不是全長，就500米口徑球面射電望遠鏡而言，在任意時刻都接近300到500米·是為了更長時間遵循同一個目標對于阿雷西博在相同的情況下，甚至更小的范圍內(nèi)它的有效直徑只有221米

500米口徑球面射電望遠鏡能否被視為一個阿雷西博的替代者？實際上，500米口徑球面射電望遠鏡是唯一的另一個在相似的波長能以相似的且更好的敏感度觀察的望遠鏡。阿雷西博對3厘米至1米的波長起作用（1-39英寸，稍微短一些，不完全等同于500米口徑球面射電望遠鏡所觀察到的波長）。但是除此之外，阿雷西博配備有一個能夠發(fā)送出強烈的雷達信號的發(fā)射機。美國航空航天局投資了阿雷西博行星雷達系統(tǒng)，這讓阿雷西博研究了從水星至土星的立體物，且展示了非常精確的近地物體，第一次給宇宙有意圖的聯(lián)系信息。如此強有力的發(fā)射機對于500米口徑球面射電望遠鏡的小的接收艙太大太重了。

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500米口徑射電望遠鏡有效光圈為300米，圖像來源于phoenix7777，cc by-sa4.0 來源于維基媒體共享

一個射電望遠鏡就像一個大的無線接收器·可以接收到來之外太空微弱的波長·因為無線電波比可見光的波長更長，射電望遠鏡相比于光學(xué)望遠鏡的分辨率更高·更容易看到所觀察物體的細節(jié)。就500米口徑球面射電望遠鏡而言，它能夠觀察到波長從10厘米到4.3米（4英寸到14英尺）但所能研究的范圍不能局限于此。

脈沖星，不僅僅你在銀河系中存在，也在其他星系中存在。銀河系之外的脈沖星之前并不能被觀察到，由于他們遙遠而又微弱的信號使得其他望遠鏡觀測不到。500米口徑射電望遠鏡自運行截至2021年的1月份，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并測得有240個脈沖星。

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- - -引力波。通過監(jiān)測脈沖星，F(xiàn)AST為尋找低頻引力波的國際合作做出了貢獻。

-快速射電暴。在2020年8月和9月，F(xiàn)AST探測到一個名為FRB 121102的快速射電暴，它太過微弱，其他任何望遠鏡都探測不到

-系外行星之前從未(確切地)被探測到過射電波長。然而，F(xiàn)AST望遠鏡足夠強大到探測到極化無線電發(fā)射。其輻射程度意味著一顆行星擁有強大的磁場，天文學(xué)家有觀點認為這是保護潛在生命(就像地球一樣)所必需的。即使FAST的直徑很大，也無法提供相應(yīng)的分辨率來精確定位類似行星的物體，但如果在一個陣列中增加36個5米的小碟子，將有助于提高分辨率(看得清楚的能力)100倍。

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-中性氫——宇宙中最豐富的元素，在我們的銀河系和其他星系的星際介質(zhì)中釋放出小波長21厘米的能量。

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望遠鏡也將是干涉測量法的一部分，它將與世界上其他望遠鏡連接，比如VLBI網(wǎng)絡(luò)（一種大規(guī)模集成網(wǎng)絡(luò)）。

這個305米(1000英尺)的碟形和接收器組裝是世界上最大的單碟形望遠鏡，位于波多黎各的阿雷西博望遠鏡在坍塌前幾年組裝的。圖片來自特蕾莎·維格特。

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結(jié)論：FAST, 位于中國西南，目前世界最大的單口徑電望遠鏡，直徑達500米（1640英尺），已經(jīng)全面運行并開始接收來自國際天文方面的觀測提議。

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作者：Theresa Wiegert

FY：Astronomical volunteer team

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