Conceptos científicos y tecnológicos relacionados con el radiotelescopio esférico de 500 metros

La luz y las señales de radio y televisión son ondas electromagnéticas que se propagan a la velocidad de la luz. La única diferencia es la longitud de onda. Durante miles de años, el ser humano sólo ha observado el universo a través de la banda de luz visible, pero en realidad la radiación de los cuerpos celestes cubre toda la banda de ondas electromagnéticas. Al igual que las antenas de microondas utilizadas para las comunicaciones, los telescopios de radioastronomía suelen constar de tres partes principales: una superficie reflectante que condensa ondas electromagnéticas, un receptor que recoge señales y un dispositivo señalador. Las ondas electromagnéticas (también conocidas como radiación electromagnética) son campos eléctricos y campos magnéticos que oscilan en fase y son perpendiculares entre sí y se mueven en forma de ondas en el espacio. Su dirección de propagación es perpendicular al plano formado por los campos eléctricos y. campos magnéticos, transfiriendo efectivamente energía y momento. La radiación electromagnética se puede clasificar por frecuencia, desde baja frecuencia hasta alta frecuencia, incluyendo ondas de radio, microondas, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma. La longitud de onda de la radiación electromagnética que puede recibir el ojo humano es de aproximadamente 380 a 780 nanómetros. Esta longitud de onda se llama luz visible. Cualquier objeto con una temperatura superior al cero absoluto puede emitir radiación electromagnética, pero no existe ningún objeto en el mundo con una temperatura igual o inferior al cero absoluto.

Para lograr un gran desarrollo, la comunidad astronómica de nuestro país propuso construir el radiotelescopio de apertura única más grande del mundo, el Radiotelescopio de apertura esférica (FAST) de 500 metros. Tiene tres innovaciones independientes: utilizar las cuevas kársticas naturales de Guizhou como lugar; colocar miles de unidades en el pozo para formar un reflector activo de corona esférica de 500 metros utilizando mecanismos de tracción de cables ópticos y robots paralelos para lograr un posicionamiento de alta precisión del telescopio; receptor. Las nuevas ideas de diseño, junto con las ventajas únicas del sitio, superaron rápidamente el límite de trabajo de 100 metros del telescopio.

Las restricciones de alcance crean un nuevo modelo para construir radiotelescopios gigantes. Como plataforma de investigación básica multidisciplinaria, FAST tiene la capacidad de extender las observaciones de hidrógeno neutro hasta el borde del universo, observar la materia y la energía oscuras y buscar objetos celestes de primera generación. Se pueden descubrir unos 7.000 púlsares al año para estudiar la estructura material y las leyes físicas en estados extremos; hay esperanzas de descubrir estrellas extrañas y materia némesis de quarks; masa de agujeros negros Detecta ondas gravitacionales midiendo con precisión el tiempo de llegada de los púlsares; como estación más grande, se une a la Red Internacional de Línea de Base Muy Larga para obtener imágenes de la estructura ultrafina de los cuerpos celestes; también es posible descubrir galaxias máser gigantes; con mayores corrimientos al rojo y realizar la realización de la Vía Láctea El primer avance observacional de máseres de metanol extraterrestres utilizados para buscar e identificar posibles señales de comunicación interestelar, buscar civilizaciones extraterrestres, etc.

La región de hidrógeno neutro extendida (región HI) es una nube interestelar compuesta por átomos de hidrógeno neutro. Estas regiones no son brillantes, pero irradian líneas espectrales a 21 cm (1420 MHz). La probabilidad de que aparezca esta línea es muy baja, por lo que se necesita una gran cantidad de átomos de hidrógeno para ver esta línea. Cuando hay una zona libre al frente, la zona HI chocará con el gas libre en expansión (como la zona de hidrógeno ionizado). Siempre que la zona libre alcance 10 (es decir, una diezmilésima) de la zona HI, la zona HI chocará con el gas libre en expansión (como la zona de hidrógeno ionizado). La luz emitida será más fuerte que la onda de 21 cm.

Usar radiotelescopios para describir la radiación de HI es una técnica para medir los brazos de galaxias espirales. También se puede utilizar para describir perturbaciones gravitacionales causadas por interacciones entre galaxias. Cuando dos galaxias chocan, el material se desprende como una cuerda, lo que permite a los astrónomos medir cómo se mueven las galaxias.

FAST tiene un importante valor de aplicación en las principales necesidades nacionales. Ampliar las capacidades de control y medición aeroespacial de mi país desde la órbita geosincrónica hasta los bordes exteriores del sistema solar aumentará 100 veces la tasa de enlace descendente de datos de comunicación en el espacio profundo. La precisión de la medición del tiempo de llegada del púlsar se ha incrementado de los actuales 120 nanosegundos a 30 nanosegundos, lo que la convierte en la matriz de sincronización de púlsares más precisa del mundo y produce relojes de púlsares para investigaciones de futuro sobre navegación autónoma. Realice patrullas de microondas de alta resolución, diagnostique e identifique señales espaciales débiles con una resolución de 1 Hz y sirva a la seguridad nacional como un radar estratégico pasivo. Como "Proyecto Meridian", el sistema receptor de radar de dispersión incoherente proporciona observaciones terrestres de alta resolución y alta eficiencia, rastreando y detectando eyecciones de masa coronal, sirve para el pronóstico del clima espacial;

La investigación de FAST involucra muchos campos de alta tecnología, como la fabricación de antenas, posicionamiento y medición de alta precisión, receptores de radio de alta calidad, redes de sensores y procesamiento inteligente de información, transmisión de información de banda ultraancha y almacenamiento masivo de datos. y procesamiento, etc. Los logros tecnológicos clave de FAST se pueden aplicar a muchos campos relacionados, como la ingeniería estructural a gran escala, la medición dinámica de alta precisión dentro de un rango de un kilómetro, el desarrollo de robots industriales a gran escala y dispositivos de radar multihaz, etc. La experiencia en construcción de FAST tendrá un impacto en el desarrollo de la tecnología de fabricación de China hacia la informatización, la extremización y la ecologización.

Con FAST, la remota y aislada zona montañosa kárstica del sur de Guizhou se convertirá en un centro académico internacional de astronomía de renombre mundial y en una nueva ventana para mostrar Guizhou al mundo. La base de popularización de la ciencia astronómica con FAST como organismo principal promoverá el trabajo de popularización de la ciencia en el oeste de China e incluso en todo el país, educará a los jóvenes, dará publicidad al público y a los responsables políticos y cumplirá el objetivo estratégico a largo plazo de rejuvenecer el país a través de la ciencia y educación. Radio del reflector activo -300 m, apertura -500 m, ángulo de corona esférica 110-120, apertura de iluminación efectiva Dill=300 m, relación focal 0,467, ángulo cenital 40°, frecuencia de funcionamiento 70 MHz-3 GHz.

(banda L) A/T-2000 m2/K Resolución T-20K (banda L) 2,9′ multihaz (banda L) 19 tiempo de conmutación de observación < 10 min precisión de puntería 8" RÁPIDO tiempo previo a la investigación En 2013, fue organizado por el Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China, y en este trabajo participaron más de 100 pilares científicos y tecnológicos de más de 20 universidades e institutos de investigación de todo el país. El primer lote de proyectos importantes y proyectos direccionales importantes del Proyecto de Innovación del Conocimiento de la Academia de Ciencias de China y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, respaldados por proyectos clave del fondo, tienen cinco tecnologías clave, incluida la evaluación del sitio de la depresión kárstica de Guizhou. reflector activo, sistema de soporte de alimentación integrado óptico-mecánico, medición y control de alta precisión, sistema de recepción, etc., todos los cuales han sido analizados, demostrados e implementados.

El 10 de julio de 2007. , la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma acordó en principio incluir el proyecto FAST en el "Plan Nacional de Proyectos de Desarrollo de la Industria de Alta Tecnología" (Documento No. Desarrollo y Reforma de Alta Tecnología 20071538), exigiendo que la viabilidad se lleve a cabo lo antes posible. . Investigar y presentar un informe de viabilidad cuando las condiciones lo permitan.

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