贵州有只“天眼”,将被用来寻找地外文明...

“不要回答!”



我们习惯了用双眼去观测神秘的宇宙

但宇宙不仅可以用眼睛去“看”

还可以用耳朵去“听”

宇宙更多的秘密隐藏在肉眼看不到的

红外线、紫外线、X射线和无线电波段里

想了解这一切

就和我一起打开“天眼”吧!


今天的故事还要从微博上一条新闻说起



“中国天眼”9月预计可启动地外文明探索?

事实上,搜索地外文明

原本就是“中国天眼”5个主要的科学目标之一

针对外星生命的搜寻行动,早就开始了

目前,“中国天眼”正在升级

专门用于地外文明搜索的后端设备

预计9月后可以投入新观测


看到这里,估计有不少人想问

“中国天眼”是什么?安在哪呢?有啥用?

今天我们就来对“天眼”的一切做个了解



“中国天眼”为何选址在贵州?



500米口径球面射电望远镜

(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope),简称FAST

位于贵州省黔南布依族苗族自治州

平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中

它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、

世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜

拥有30个标准足球场大的接收面积



FAST这口大锅,哦不,这项大工程的

设想、选址、勘察、设计、施工至投入使用

历经20余年

其中,利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址

是整个系统工程3项自主创新之一


FAST这种射电望远镜

跟收卫星信号的“大锅”是一回事

通过锅的反射聚焦

把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上

通俗的讲,就是“锅”越大,接收信号越好

为此,必须尽可能选择凹形口径较大

高差较为合适的地区进行选址建设

图源:国家天文台


喀斯特地貌形成的特殊“凹形”地理结构

如一个个巨型的“大碗”

刚好能建成如此规模巨大的球面镜


FAST选址的洼地必须符合尽可能

既要交通方便又要相对隔离台址稳定

没有无线电干扰等若干要求

洼地的直径要求随着工程的不断优化而改变

从开始的300米、350米、400米直到500米

因此选址工作一直跟进了十多年

最后根据野外考察、模拟计算和综合评价

优选出平塘大窝凼洼地作FAST观测台址



大窝凼洼地位于贵州高原广西丘陵过渡的斜坡地带

区域内碳酸盐岩广泛分布

岩溶峰丘、洼地、落水洞极为发育

洼地的山梁最高为1201米

洼地的最低点为841米

最大相对高差达360米

洼地地表岩溶洼地发育,地形起伏大

局部山体陡峭,形成陡崖和悬壁










大窝凼洼地今夕对比


之所以选址“大窝凼”有三方面原因

一是地貌最接近FAST的造型,工程开挖量最小

二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透

不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜

三是射电望远镜需要一处“静土”

大窝凼区,选址初期仅有十多户人家

且选址建设时仍然不通电,后来政府安排农民搬迁

现在这里高山环绕,建有无线电静默区

能有效屏障周围的人为电磁波干扰



根据现有军事格局和地缘政治

位于贵州南部地区的FAST

与中国南海、印度洋地区和太平洋地区靠近

属于国家国防战略的一部分

它能很好的对隐形战机进行监测


图源:百度地图


从1994年提出构想到于2016年9月25日落成启用

FAST这几年正在为我国研究宇宙进化、

太空生命起源和

寻找地外文明等研究提供着重要支撑

那么它的功能到底有多强大呢?


宇宙可以用“听”的



FAST虽然被称为望远镜,但是却和光学望远镜不同

你看不到那些镜片

因为射电望远镜是用“听”来观测宇宙的


光和无线电波相比较起来

一个能看到,一个看不到

但是,光和无线电波只是频率不同的电磁波罢了

光学望远镜可以用镜片把光线聚焦成像

射电望远镜可以将宇宙天体发出的无线电波

反射会聚到一点,经过接收机的放大

并转变成能用仪器记录的信号

宇宙更多的秘密隐藏在肉眼看不到的信号里

所以,你是不会从射电望远镜里

看到NASA哈勃望远镜拍摄到的那种好看的图像

只能看到类似下面这种


图源:国家天文台


虽然这种图对你来说可能没啥用

但是对于天文学家来说

这可比酷炫的星系图更有科研价值


FAST巨大的接收面积注定了它有

其它望远镜无法比拟的优势,即超高的灵敏度

而FAST最最强大的一点是它的“眼睛”会动

也就是说FAST可以克服地球的自转

对天体目标源进行跟踪观测

而这也是世界上第二大的单面口径射电望远镜

阿雷西博射电望远镜所不能做到的

阿雷西博望远镜是固定望远镜

不能转动,只能通过改变天线馈源的位置

扫描天空中的一个带状区域


阿雷西博望远镜


“不要回答!”



FAST在监测宇宙信号上到底有多灵敏?

科学家打了个比方

有人在月亮上打电话,也逃不过它的“眼睛”

但这只是冰山一角

FAST能够捕捉到137亿光年外的电磁信号

这基本是人类目前已知的

能观测到最大宇宙范围了


在FAST的科学目标中,确实包括“寻找地外文明”

但排在最前列的目标是“寻找脉冲星”

脉冲星是周期性发射脉冲信号的星体

脉冲星的观测研究在时间尺度、

深空自主导航等方面具有重要的应用前景



截至2019年8月

FAST已发现132颗优质的脉冲星候选体

其中有93颗已被确认为新发现的脉冲星


FAST发现距离地球约1.6万光年的脉冲星,图源:国家天文台


在圈内,射电望远镜是寻找地外文明的主力

但也有人对此表示顾虑

著名科学家霍金生前曾多次警告人类

希望世界上能够监听到宇宙信号的射电望远镜

不要回答任何可疑讯号

在不明白对方意图的情况下

不要暴露人类文明的存在


而《三体》的作者刘慈欣也认为应该慎重一些

暂不回复,等监听收集到更多信息再做决定



这些担心并非空穴来风

对于外来文明并没有充分的认知,更无法贸然猜测

究竟FAST能不能寻找到外星生命,我们不得而知

探索未知世界会激发人类的创造力

这颗巨大的科学之眼还将进一步点燃

人类探索宇宙未知地带的梦想


不只是在天体物理学领域从FAST获益良多

在建设这台世界最大球面射电望远镜的过程中

我们的机械工业、计算机软硬件设备、

测绘地理信息技术、工程施工等等

都取得长足进步并获得了宝贵经验

这些都是无可限量的宝贵财富



参考资料:

张沛,袁超.中国天眼选址的影响因素分析[J].现代工业经济和信息化,2017,7(24):19-21.

王瑜.解译“中国天眼”的地质密码[J].中国地质灾害与防治学报,2017,28(04):7-10.


话题

你想象中的地外文明是什么样的?


图片 / 国家天文台、网络、123rf

编辑 / 干脆面



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图片来源:网络    

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中国天眼;三体;宇宙

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