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如何理解500m口径望远镜领跑世界射电天文?
热度 2 dsm9393 2015-2-26 22:53
如何理解 500m 口径望远镜领跑世界射电天文? --- 疑问、思考与建议 都世民 自 1931 年, 美国 贝尔实验室 的 央斯基 用天线阵接收到 银河系 中心的 无线电波 。后来美国 格罗特 · 雷伯 建造一口径 9.5 米的天线,并在 1939 年接收到了来自银河系中心的无线电波, 射电天文学 从此诞生。雷伯用的 9.5 米天线 , 是世界上第一架射电天文望远镜。 于今我国正在建造两座射电 天文望远镜。 一座是 2008 年 10 月底 , 中国科学院 和上海市人民政府于联合立项的 65 米的射电望远镜。 另 一座 望远镜 是 始于1993年 , 500米直径的FAST 中国大科学工程 。笔者先后两次看过相关报道。让人兴奋。可是仔细看后,有诸多疑问,引发笔者的一些思考: 这两个工程在建项目的介绍,这次科技日报的报道,是科普,不够专业,要点不突出,有的叙述言过其实,绝对化。最主要的是:如何领跑世界?换句话说,那些指标是世界水平?而 65m 望远镜介绍比较专业。 这项工程与 “两弹一星” 、 载人航天 等相提并论合适吗?有什么理由?笔者看了报道觉得理由不充分! 3. 总体性能是全球第一吗?天线口径为 500m ,有效口径为 300m 。业内人士都知道,天线口经是相对工作波长,全文对此不作交待,令人费解! 射电望远镜工作波长大约从不及 1 毫米到 30 米左右 。 FAST 覆盖 几 个波段 ? 天线接收效率 是多少? 4. 灵敏度与空间分辨率是多少?天线指向精度是多少? 5. 这座望远镜探测空域是多少? 天线 方位与俯仰不能转动,探测空域不可能大于 65m 望远镜。 6. 文中说: “射电”是比红外线频率还要低的电磁波段。射电望远镜,跟收卫星信号的天线锅是一回事。这种介绍不科学,应该给出工作波段。应该简要介绍方案论证,选择前馈抛物面天线的理由,不采用卫星接收用的双反射面修正卡氏天线。这不是一回事!总工程师南仁东 的 说 法,更应该说明不采用更多小口经天线,用合成孔径的方法实现比 500m 还要大的天线的理由。 7. 方案论证与选定 射电 天文望远镜 可以有以下几种天线型式: (1). 经典形式的旋转抛物面天线 ,亦称前馈 抛物面天线 (2). 固定反射面天线 (3). 修正型卡塞格伦天线 (4.) 射电干涉仪 (5). 综合孔径系统 。 500m 天线 选择固定反射面天线 型式。 8. 文中说: 德国 100 米直径的“埃菲尔斯伯格”, FAST 灵敏度将提高 10 倍 。 一个是美国 300 米直径的“阿雷西博 。 FAST 灵敏度 是全球第一吗? 9. 透光率 50 %与型面公差、波段选择有矛盾。与雨雪对天线型面影响也有关如何优化设计? 10. 天线尺寸: 越大越好 、天线为什么要做大?天线大小不是以宏观尺寸 -- 直径来界定, 而是以直径与波长的比来界定。所谓越大越好的含义是什么?是电磁场强度、探测距离、波束宽度、天线噪声等指标有关。 一架望远镜的分辨本领取决于它的尺寸和所用的波长。尺寸愈大﹐波长愈短﹐分辨本领就愈高。 11. 天线型面公差与天线型面测量: 毫米级精度 。 不变形 , 热变形 30 厘米 。风负荷 变形 ,自重变形、雨雪引起变形、 六条 400 多米 支撑 钢索 引起变形、 30 吨重的 馈电系统引起变形等如何考虑? 被六条 400 多米的钢索吊起 。综合起来天线型面公差的均方值是多少?电气上如何处理,满足总的精度要求? 激光定位系统校准。 30 吨重的 馈电系统 移动范围达 200 米 。 每一部分的位移都要控制在毫米级 。天线型面公差的均方值与最大值是多少? 65m 天线型面公差均方根值是 0.1mm 。 500m 天线要达到型面公差均方根值是 1mm 还是 10mm ? 12. 天线选址是什么原则? 为什么天线要设置在坑里?是风负荷引起大变形,超过 1mm ?还是为了减小电磁环境污染?测量过坑内电磁场吗? 更圆 、 更大 、 积水 、施工量是选址的基本原则吗?将来在此开发旅游对 电磁环境污染是不希望的。 绝对安静 的说法不够确切! 13. 天线及射电望远镜性能检测如何考虑?用什么方法测量? 14. FAST 至少需要应用 30 年 。这对 射电望远镜维护及维修也是个难题 . 15. 10 万次弯曲疲劳寿命的 48 芯动光缆,刷新了世界纪录。 以上问题和思考妥否?希望有关方面引起关注!
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