Радиотелескоп в китае. Что ждать ученым от крупнейшего в мире китайского радиотелескопа

Тарелка радиотелескопа FAST

FAST (кит. 五百米口径球面射电望远镜 , англ. Five hundred meter Aperture Spherical Telescope - «Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой») - на юге Китая в провинции Гуйчжоу. На строительство радиотелескопа было затрачено более 185 миллионов долларов.

После окончания строительства в 2016 году и сдачи в эксплуатацию FAST стал самым большим в мире радиотелескопом с заполненной апертурой, его диаметр - 500 метров . Существует радиотелескоп с незаполненной апертурой большего диаметра - российский 576-метровый радиотелескоп РАТАН-600.

Радиотелескоп позволит учёным изучать формирование и эволюцию , исследовать объекты эпохи реионизации и решать другие научные задачи.

История создания

• Июль 1994 года - начало разработки концепта радиотелескопа.
• Октябрь 2008 года - начало проектирования радиотелескопа.
• В 2011 году начато строительство телескопа.
• С марта 2011 года учёные, инженеры и строители временно поселились в одном из отдалённых горных ущелий уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу, (Юго-Западный Китай).
• Июль 2015 года - начат монтаж отражающих элементов. По конструкции он схож с и также располагается в естественном углублении.
• 3 июля 2016 года специалисты установили последний из 4450 треугольных отражателей, из которых состоит радиотелескоп. Это ознаменовало завершение основного сооружения гигантского астрономического прибора.
• Непосредственные наблюдения при помощи телескопа должны начаться в конце сентября 2016 года, после настройки сетей и вспомогательного оборудования. На расстоянии 10 км от телескопа вводится запрет строительства и режим радиомолчания, переселены около 8-9 тысяч человек, проживавших на расстоянии менее 5 км от .
• 25 сентября 2016 года - начало работы радиотелескопа FAST. Как ожидается, китайские астрономы получат приоритет для работы на FAST в первые два-три года его существования, затем объект будет открыт для учёных по всему миру.

Характеристики

Одна из шести опорных мачт

Телескоп FAST использует фиксированный основной рефлектор, размещённый в естественном карстовом углублении, который отражает радиоволны на приёмник, подвешенный на высоте 140 метров над ним. Рефлектор изготовлен из перфорированных алюминиевых панелей, поддерживаемых сеткой из стальных тросов, свисающих с обода.

Поверхность рефлектора FAST образована из 4450 треугольных панелей, каждая размером 11 метров , размещённых в форме геодезического купола. Актуаторы, размещённые под ними, позволяют сформировать активную оптическую поверхность.

Над рефлектором на тросах установлена легкая кабина, перемещаемая кабельными роботами, расположенными на шести опорных мачтах. Приёмные антенны установлены под ней на платформе Гью - Стюарта, которая позволяет более точно их позиционировать и компенсировать различные возмущающие воздействия, например от ветра. Точность позиционирования антенн запланирована на уровне 8 угловых секунд.

FAST может фокусироваться на направлениях, составляющих угол до ±40° от зенита. Из-за виньетирования эффективная апертура сохраняется лишь при углах не более ±30°.

Несмотря на общий диаметр отражателя в 500 метров , эффективный диаметр отражателя, используемый в каждый момент времени при наблюдениях, составляет лишь 300 метров . В этом диаметре при помощи актуаторов поддерживается параболическая форма. Несмотря на отсутствие единого 500-метрового отражателя и его асферичность, проект сохранил оригинальное название «Радиотелескоп с пятисотметровой сферической апертурой».

Частоты работы - от 70 МГц до 3 ГГц , обеспечиваемые 9 приёмниками. Полоса 1,23 -1,53 ГГц вблизи линии нейтрального водорода (21 см ) обеспечивается 19-лучевым приёмником, созданным CSIRO в рамках коллаборации ACAMAR между Австралийской и Китайской академиями наук.

Сравнение с Аресибо

Отражатели Аресибо (сверху) и FAST (снизу) в одном масштабе

Телескоп FAST по своей конструкции похож на радио-обсерваторию Аресибо, расположенную в Пуэрто-Рико. Оба телескопа расположены в естественных углублениях, составлены из перфорированных алюминиевых панелей и используют движущийся над ними комплект приёмного оборудования. Кроме размера (отражатель Аресибо имеет диаметр 1000 футов - 305 м ) между ними есть ряд различий.

Отражатель Аресибо имеет фиксированную сферическую форму. Несмотря на то, что панели также подвешены на стальных кабелях, их натяжение изменяется вручную для точной настройки формы. Форма отражателя зафиксирована, и над ним подвешено два дополнительных рефлектора для коррекции сферических аббераций.

Приёмная платформа Аресибо находится в фиксированном положении над отражателем. Для удержания тяжёлых дополнительных отражателей основная система кабельных подвесов выполнена статической. Имеется лишь небольшой участок, позволяющий компенсировать температурное расширение. Антенны закреплены на вращающейся площадке под приёмной платформой. Уменьшенный диапазон передвижения приёмников позволяет наблюдать за объектами, располагающимися не далее 19,7° от зенита.

Отражатель FAST значительно более глубокий, чем у Аресибо, что также способствует большему полю обзора. При диаметре на 64% больше у отражателя FAST 300-метровый радиус кривизны, тогда как у Аресибо - 870 футов (265 метров), и в FAST формируется дуга в 113°-120° градусов, по сравнению с 70° для Аресибо. Хотя Аресибо способен использовать полную 305-метровую апертуру при наблюдении объектов в зените, чаще используются наблюдения под наклоном с эффективной апертурой в 725 футов (221 метр).

Платформа с оборудованием на телескопе Аресибо больше и на ней установлено несколько передатчиков, что делает его одним из двух крупных радиотелескопов, которые можно использовать в радиолокационной астрономии. Система NASA «Planetary Radar System» позволяет Аресибо изучать ионосферу, внутренние планеты и выполнять точные измерения орбит околоземных астероидов. Платформа на телескопе FAST значительно меньше и не содержит передающего оборудования.

Обсерватория Аресибо находится ближе к экватору, благодаря чему при вращении большая часть неба попадает в поле обзора. Аресибо расположен на широте 18,35° N, а FAST - примерно на 7,5° севернее, на 25,80° N.

Не так давно в Китае завершили строительство самого большого в мире радиотелескопа FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope). Диаметр его рефлектора - полкилометра!

Телескоп FAST строили с 2011 года. Для его сооружения из горных районов вокруг строительной площадки пришлось переселить около 9 000 человек. На этапе строительства:

Китайский радиотелескоп состоит из 4 450 панелей, его чаша располагается в естественной впадине в горах провинции Гуйчжоу. Момент сборки “чаши-зеркала”:

Телескоп FAST будет наблюдать за объектами, расположенными на расстоянии до 11 млрд световых лет от Земли. В Национальном космическом агентстве Китая планируют, что радиотелескоп также сможет обнаружить сигналы внеземных цивилизаций.

Кстати, ранее самое большое зеркало с диаметром около 305 метров было установлено на радиотелескопе в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Напомним, что у телескопа FAST диаметр зеркала - 500 метров. Стоимость - 180 миллионов долларов.

Постройка этого телескопа - часть космической программы Китая. В ближайших планах Поднебесной - постройка собственной космической станции и создание космического телескопа, который будет мощнее американского телескопа «Хаббл» в 300 раз.

В Карачаево-Черкесии расположен радиотелескоп РАТАН, принадлежащий Астрофизической обсерватории РАН. Диаметр зеркала - 600 метров. Его также называют крупнейшим в мире. РАТАН использует параболический рефлектор, новый телескоп FAST в Китае и телескоп в Аресибо - сферические.

Телескоп FAST в Китае:

Радиотелескоп РАТАН-600:

Работы по созданию самого большого в мире телескопа шли 5 лет, а перед его постройкой, специалисты почти 10 лет занимались предварительными расчетами и исследованиями.

Работа шла интенсивно, тысячи ученых и инженеров были вынуждены жить в ущелье провинции Гуйчжоу с 2011 года и непрерывно трудиться. Одно радует - тут красиво.

На юге Китая, в провинции Гуйчжоу началось строительство нового чуда инженерной мысли - «Сферического радиотелескопа имеющего 500-метровую апертуру».

Подобно окрестностям «Аресибо», китайская провинция Гуйчжоу имеет множество карстовых впадин, образованных водой, которая на протяжении долгих лет разъедала известняк. После изучения данных спутниковой и аэрофотосъемки, Жэньдун Нань вместе со своими коллегами из Национальной астрономической обсерватории КНР смогли найти воронку диаметром около 800 метров, которая окружена горами и расположена достаточно далеко от радиочастотных помех.

Впрочем, местность оказалась не совсем безлюдной. На самом дне этой впадины была деревня, которую составляла большая семья из примерно 80 человек. Ежедневно людям приходилось подыматься на поверхность: взрослые пасли скот, а дети спешили в школу. Как заявил астроном Ди Ли, людям фактически каждый день приходилось взбираться на гору, а потом спускаться обратно. Естественно, все жители этой деревни были переселены в ближайший город.

Фото 3.

Строительство должно быть завершено в сентябре 2016 года. Для этого необходимо извлечь несколько миллионов кубических метров грунта, дабы придать воронке сферическую форму.

Несмотря на то, что проектировщиков вдохновлял пример «Аресибо», технологии не стоят на месте, и FAST будет иметь ряд принципиальных отличий. Например, антенна «Аресибо» выполнена с фиксированной сферической кривизной, поэтому входящие радиоволны фокусируются над «тарелкой» в линию, а висячие вторичные и третичные зеркала направляют радиоволны в точку, где их уже можно обработать с помощью приборов. Это приводит к тому, что одновременно можно использовать только 211 метр 305-метровой антенны.

500-метровая «тарелка» FAST, состоящая из 4 400 алюминиевых панелей треугольной формы будет самостоятельно фокусировать сигнал, без навесных зеркал. Для этого некоторые панели делают подвижными, чтобы они могли формировать параболическое зеркало диаметром 300 в любом месте 500-метровой поверхности антенны. Это позволит изучать более широкую часть неба. Благодаря этому, FAST одновременно может исследовать 19 областей неба, в то время как «Аресибо» одновременно может охватить только 7 участков неба.

«Радиотелескоп походит на высокочувствительное ухо, вслушивающееся в белый шум космического фона и выискивающее во всем этом значащие радиосигналы» - рассказывает Нэн Рендонг (Nan Rendong), руководитель исследовательских работ проекта FAST, который реализуется под руководством Национальной астрономической обсерватории (National Astronomical Observatory) китайской Академии наук (Chinese Academy of Sciences), - «Этот процесс походит на попытки услышать звуки стрекотания цикад на фоне бушующей грозы. Но большие габариты антенны и высококачественное электронное оборудование позволят нам принимать даже самые слабые сигналы, давая возможность астрономам и ученым SETI копать дальше и глубже в историю нашей Вселенной».

«Имея радиотелескоп со столь высокой чувствительностью, мы сможем принимать очень слабые сигналы от источников, находящихся очень далеко в глубинах космического пространства» - рассказывает Ву Ксиэнгпинг (Wu Xiangping), генеральный директор китайского Астрономического общества (Chinese Astronomical Society), - «Все это позволит нам произвести попытки поисков интеллектуальной жизни далеко за пределами нашей галактики и исследовать тайны происхождения Вселенной».

Огромная тарелка подвешена над землей и поддерживается кабелями и тысячами опорных столбов. Весь телескоп можно увидеть только с вершины одного из холмов, где сейчас строится смотровая площадка. Ее планируют открыть для посетителей.

«Новый телескоп очень чувствительный, панели тарелки могут перемещаться и принимать сигналы с разных точек. Мы можем контролировать их позицию с точностью до одного миллиметра», – сообщил главный инженер панельной части телескопа Чжэн Юаньпэн.

Как выбрать телескоп на алиэкспресс и не ошибиться в выборе

Многие люди с детства мечтают наблюдать за звездами, планетами и иными небесными телами. Но покупка личного телескопа до недавнего времени была непозволительной роскошью для большинства из нас. Однако с появлением недорогих китайских магазинов в целом и AliExpress в частности ситуация в корне изменилась. Сейчас практически каждый может позволить себе купить телескоп на алиэкспресс . Да не какую-нибудь игрушку, а настоящий мощный прибор, дающий прекрасную видимость космических объектов.

AliExpress предлагает покупателям не только доступные цены, но и огромный ассортимент этих приборов. Разброс цен от дешевых моделей до самых дорогих тоже крайне велик. Каждый телескоп по-своему хорош, а также подходит для определенных целей. Как выбрать оптимальную модель и не пожалеть о потраченных деньгах? Об этом вы узнаете здесь.

Существует немало интернет-магазинов, где можно приобрести телескоп. Но покупка прибора через площадку алиэкспресс имеет ряд преимуществ:

• Цены. Вы больше нигде не найдете таких низких ценников на эти устройства, да и на любые другие товары тоже. Скептики могут сколько угодно говорить о низком качестве «китайского барахла», однако сей миф развенчан миллионами довольных покупателей. Скромные цены и прекрасное качество продукции сочетаются здесь чаще, чем где бы то ни было.
• Выбор. Мало какой специализированный магазин может похвастаться таким широким ассортиментом этих приборов, который есть на AliExpress. Оно и понятно: на торговой площадке AliExpress реализуют свои товары множество магазинов, у каждого из которых свой ассортимент. Остается просто выбрать лучшие телескопы из предложенных.
• Гарантии. Функция «защита покупателя» обеспечивает своевременную доставку товара или позволяет вернуть средства в случае невыполненных продавцом обязательств.

В общем, заказывать дорогую технику с алиэкспресс достаточно выгодно. Даже после резкого падения курса рубля относительно доллара совершать покупки на AliExpress по-прежнему куда выгоднее, нежели в остальных интернет-магазинах.

Выбор устройства

Прежде чем выбирать модель, стоит определиться с задачами, для решения которых вы собираетесь приобрести телескоп. Существует категория приборов, предназначенных для детей. Они имеют невысокие характеристики и такие же ценники, но безупречно справляются с возложенными на них задачами. А вот выбрать устройство из других категорий достаточно сложно. При этом надо принимать во внимание пару важных факторов.

Если вы желаете сделать подарок ребенку, то с выбором долго мучиться не придется: все детские модели имеют схожие характеристики, да и по цене они не сильно разнятся. Детский телескоп - это очень полезный подарок, который поможет ребенку в его развитии, а также познании окружающего мира, что впоследствии непременно скажется на его характере, интересах, кругозоре и даже уровне интеллекта. Лучше с детства прививать человеку любовь к науке и красотам небесных тел, заполняя его досуг по-настоящему полезными занятиями, нежели позволять ему часами бесцельно зависать в компьютерных играх или социальных сетях. Для начинающих астрономов не обязательно покупать детскую модель. Вполне подойдет обычная модель со средними характеристиками.

При выборе устройства следует задать себе два вопроса:

1. Где я собираюсь использовать телескоп?
2. Что я хочу с его помощью рассматривать?

Существует множество мест, где можно смотреть на небесные тела при помощи телескопа. Наилучшими из них являются открытые загородные площадки на возвышенностях. Однако не у каждого имеется возможность выбираться на природу, чтобы часами смотреть там на звезды. При наличии хорошего телескопа с таких площадок можно не только увидеть Луну, но также рассмотреть планеты Солнечной системы или даже объекты дальнего космоса. Только учтите, что мощные устройства имеют достаточно солидный вес, а потому для их транспортировки понадобится автомобиль.

Загляните сюда: Настоящий нож бабочка на Алиэкспресс

Квартиры, частные дома, а также любая местность на территории городов (особенно крупных) меньше подходит для наблюдения за космическими объектами, однако прибор не придется никуда лишний раз возить. Поскольку видимость неба в пределах города весьма плохая, дорогие телескопы не смогут раскрыть все свои качества в полной мере. Поэтому в такой ситуации лучше купить устройство со средними характеристиками, чтобы не переплачивать.

Другим весомым фактором при выборе модели будут задачи, для выполнения которых прибор покупается. Что можно увидеть в телескоп? Объекты Солнечной системы, глубокий космос. Если вы новичок, а также просто хотите изредка рассматривать Луну или ближайшие к Земле планеты, то дорогая и мощная модель вам, конечно, ни к чему. Впрочем, если вы в будущем решите приобрести более мощный прибор, то сможете попросту улучшить уже имеющееся устройство за счет покупки новых окуляров. Для любителя прекрасно подойдет модель средней стоимости.

Телескопы также можно использовать для обозревания различных наземных объектов. Их нередко приобретают для смотровых площадок в городской черте и не только. Если из вашего дома открывается живописный вид, то приобрести устройство для этих целей будет вполне разумной идеей.

Ну а для серьезных исследований и научной работы потребуется модель с солидным ценником. На AliExpress есть и такие приборы. Только следует тщательно изучить параметры выбранной модели устройства: апертуру, фокусное расстояние, увеличение, угол обзора. Также не забывайте обращать внимание на отзывы о товаре и рейтинг продавца. Люди, регулярно покупающие товары через алиэкспресс , должны это знать.

Виды телескопов

По своей конструкции телескопы делятся на 3 типа:

1. Линзовый (рефрактор ). Данный прибор имеет классическую конструкцию наподобие подзорной трубы. Отличается высочайшим уровнем надежности и легкостью эксплуатации. Лучше всего подходит для наблюдения за объектами средней дальности - Луной и планетами Солнечной системы. Может применяться для обзора наземных объектов.
2. Зеркальный (рефлектор ). Прибор отличается широким диаметром трубы. Вместо линз в нем используются зеркала. Окуляр находится сбоку. Рефлекторы позволяют рассматривать далекие объекты. К примеру, с их помощью можно увидеть тусклые объекты глубокого космоса: туманности, галактики и т.д. Эти приборы сложны в настройке и эксплуатации, требуют регулярной юстировки. Также они отличаются солидными размерами. Отлично подходят для астрономии, в том числе для серьезных исследований.
3. Зеркально-линзовый (катадиоптрический ). Это прибор смешанного типа, который соединяет в себе преимущества вышеназванных устройств. Обычно имеет небольшие размеры и прекрасные оптические возможности. Правда, такой прибор отличается достаточно высокой ценой.

Лучше всего подбирать устройство непосредственно по техническим характеристикам. Существует 3 основных параметра, от которых зависит мощность прибора, а также его цена. Это апертура, фокусное расстояние и увеличение (zoom). Большой зум и остальные параметры высокого уровня - это признаки по-настоящему мощного прибора. Соответственно, чем лучше характеристики, тем дороже будет телескоп.

Апертура - это диаметр трубы. Чаще всего данный параметр указан в названии модели. К примеру, Celestron PowerSeeker 70 mm EQ имеет диаметр 70 миллиметров. Чем выше это значение, тем более далекие и тусклые объекты можно рассмотреть с помощью телескопа. Также этот параметр влияет на общее качество изображения и его четкость. Апертура более 200 мм считается показателем прибора высокого класса.

Загляните сюда: Детские игрушки на алиэкспресс

Фокусное расстояние - это дистанция, которую в приборе проходит луч света. Величина данного параметра влияет на возможности зума. Хороший телескоп обычно имеет солидное фокусное расстояние. Существует еще один немаловажный параметр - угол обзора. Эта характеристика обратно пропорциональна величине фокусного расстояния.

Увеличение напрямую зависит от используемых окуляров, а также от вышеназванных параметров. Если диаметр трубы умножить на 2, то получится величина максимального увеличения без потери качества изображения. Соответственно, важнейшими параметрами телескопа являются апертура и фокусное расстояние. А увеличение во многом зависит от них. К тому же, зум со временем можно увеличить, докупая различные детали.

Радиотелескоп FAST — сферический радиотелескоп с пятиcотметровой апертурой, что есть дословным переводом с английского фразы: «Five hundred meter Aperture Spherical Telescope», сокращенно «FAST». Неофициальное китайское название телескопа, расположенного в провинции Гуйчжоу, Небесный глаз (天眼). Помимо перспективных научных исследований, данный научный проект должен продемонстрировать амбиции Китая в сфере освоения космоса.

Строительство данного телескопа было окончено в июле 2016-го года, и потребовало пяти лет и 180 млн. долларов. С момента окончания строительства обсерватория FAST получает почетное звание радиотелескопа с заполненной апертурой самого большого диаметра, а именно 500 метров. Тем самым FAST обошел другой гигантский радиотелескоп, который в течение 53-х лет оставался самым большим, с диаметром апертуры — 304,8 метров.

Говоря о наибольших радиотелескопах с незаполненной апертурой, то эту нишу по-прежнему занимает российский РАТАН-600 (576 м.).

Конструкция

Конструкция телескопа FAST во многом схожа с обсерваторией Аресибо. Его апертура состоит из 4 450 перфорированных алюминиевых пластин треугольной формы стороной в 11 метров. Эти пластины располагаются в виде геодезического купола на стальных подвешенных тросах, образующих сетку. Вся апертура находится в естественном природном углублении – карстовой воронке. Примечательно, что само углубление образовано в горах, на высоте около 1 км над уровнем моря, что также положительно влияет на качество наблюдений, проводимых FAST в будущем.

В отличие от статической апертуры обсерватории Аресибо, каждая панель радиотелескопа FAST способна изменить свое положение при помощи гидравлических приводов, которые приводят в движение сетку из тросов.

Над тарелкообразным рефлектором располагается подвижная кабина, которая перемещается с помощью кабельных роботов. Находящиеся же в центре «тарелки» приемные антенны также являются подвижными, так как установлены на подвижной платформе (Гью - Стюарта).

Характеристики

Согласно информации, полученной от китайских СМИ, телескоп FAST имеет вдвое большую чувствительность, нежели радиотелескоп Аресибо, а также более чем в пять раз высокую скорость исследование небосвода.

Частотный диапазон, который охватывает радиотелескоп составляет от 70 МГц – 3 ГГц. Радиотелескоп FAST может быть сфокусирован по направлению, которое вместе с зенитом образует угол не меньше 40°.

Хотя FAST называют сферическим радиотелескопом с 500-метровой апертурой, однозначно он не имеет сферической формы, а эффективный диаметр его отражателя (радиус кривизны) – 300 метров. И хотя Аресибо может использовать в полной мере свою 305-метровую апертуру, проводя наблюдения в зените, зачастую наблюдение объектов проводится под наклоном, где эффективная апертура составляет всего 221 метр. Т. к., отражатель радиотелескопа FAST намного глубже, нежели у Аресибо, это расширяет поле зрения для ведения наблюдений.

Все же несмотря на более высокие характеристики FAST, в некоторых видах исследований обсерватория Аресибо остается ведущий. К примеру, изучение земной ионосферы, изучение внутренних планет Солнечной системы, а также проведение точных измерений орбит астероидов в окрестностях Земли. Подобные исследования доступны обсерватории Аресибо по причине наличия передатчиков и другого специального оборудования, которого нет на радиотелескопе FAST. Помимо этого, последний расположен на 7.5° севернее обсерватории Аресибо. При таком более близком расположении обсерватории к экватору в ее поле обзора попадает несколько больше космических тел, нежели в поле зрения FAST.

Значение для науки и общественности

Научное сообщество намерено использовать радиотелескоп FAST для поиска , поимки радиоизлучения от , а также с целью обнаружение внеземных сигналов искусственного происхождения.

Первые пару лет данный телескоп доступен лишь китайским ученым и специалистам, после чего станет открыт для международного научного сообщества.

Несмотря на то, что ради предотвращения радиопомех в радиусе пяти километров власти отселили более 9 тыс. жителей с последующими выплатами компенсаций, недалеко от обсерватории были построены различные туристические, которые позволят заинтересованным лицам посещать экскурсии на самый большой радиотелескоп в мире. К примеру, обсерваторию Аресибо ежегодно посещает около 200 ученых и 90 тыс. туристов со всего мира.