FAST及其科学目标

<正>1引言射电(1)波段是除光学外另一个对大气透明的波段,为人类了解宇宙提供了重要的观测窗口。自20世纪30年代央斯基(K.Jansky)第一次接收到来自地球之外天体的射电辐射以来,射电天文技术取得了长足进步。20世纪60年代的四大天文发现——脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子都与射电天文学紧密相关。已于2016年9月25日落成的我国自主建设的世界上最大的单天线射电望远镜——500 m口径球面射电望远镜(FAST)是射电天文技术发展史上又一里程碑。FAST覆盖70 MHz~3000 MHz频段,配备脉冲星、谱线和甚长基线干涉(VLBI)数字终端,可以开展脉冲     

中国十大科技旅游基地

<正>由国家旅游局、中国科学院28日共同发布"首批中国十大科技旅游基地",包括贵州黔南500米口径球面射电望远镜、中国科学院西双版纳热带植物园、湖北宜昌长江三峡水利枢纽工程、中国科学院南京紫金山天文台、中国科学院青岛海洋科考船、中国科技馆、甘肃酒泉卫星发射基地、中国科学院安徽合肥董铺科学岛、中国科学院西安国家授时中心、中国科学院遥感卫星接收站三亚站等10家单位。     

我国建世界最大射电望远镜

日前,中国正在建造的世界最大口径球面射电望远镜工程在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县实现圈梁顺利合拢。该望远镜口径为500 m、占地约30个足球场大小,项目预计2016年9月建成。项目全部完成后,可实现产值188亿元以上,实现税收贡献10亿元以上。     

世界最大口径球面射电望远镜——FAST工程

<正>在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇六水村的大窝凼洼地,世界最大口径球面射电望远镜工程——FAST工程,前不久实现圈梁顺利合龙。该望远镜口径为500m、占地约30个足球场大小,项目预计于2016年9月建成。远观望远镜就像一个天然的巨碗,坐落在喀斯特地区发育的洼坑,刚好盛起望远镜约20万m~2的巨型反射面,建成后的望远镜将会填满整个山谷。FAST是我国天文科学领域最先进的项目,从大的方面说,它是"独一无二"的。该望远镜利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址,主反射面由4600块三角形单元拼接成球冠,组成500 m球冠状主动反射面。     

测量哈勃常数的技术革命

望远镜的口径越大 ,它的角分辨能力就越强 .据悉 ,我国将于 2 0 0 1年在贵州南部利用那里天然球面状喀斯特洼地建设一座直径为 5 0 0ｍ的超大型静止射电天文望远镜 .根据 1993年国际射电望远镜委员会的决定 ,这座中国境内的望远镜将与其他国家的几十座大型射电望远镜组成一个网阵 ,进而利用原子钟和计算机控制的干涉测量手段 ,将可以实现望远镜等效口径扩大到数千公里的高分辨观测 .基于射电望远镜阵列的长基线 (80 0 0ｋｍ)关联测量 ,早在 1995年已在北美洲地区实现 .不过 ,在那里每一台方位角可调的射电望远镜的口径只有 2 5ｍ .可以预计 …     

Φ200mm口径长焦距球面干涉测试及装备

为实现对大尺寸光学材料及系统元件的高精度对准测试,设计了一种新型Φ200 mm口径长焦距准直干涉测试装置。该装置以球面标准镜作为参考镜,结合斐索型透射式干涉机制和长焦距准直测试原理对凹球面大曲率半径光学元件进行面形精度检测,最大测试口径为Φ226.67 mm,且球面标准镜和球面标准反射镜同轴共球心,大幅度减小了测试空腔距离。结果表明,该系统空腔测试精度PV值为0. 097λ@632. 8 nm,RMS值为0. 013λ@632. 8 nm,系统重复稳定性优于λ/500@632. 8 nm,可实现曲率半径为7 500～8 500 mm测试,且大曲率半径测试误差小于1/1 000。     

谈谈地面大型天文望远镜

观测天体的重要手段是天文望远镜。自从1609年伽利略自制天文望远镜成功,约400年来,望远镜早已从小型手控的发展到由计算机控制的庞大复杂的天文仪器。随着望远镜在各方面性能的不断改进和提高,天文学也正经历着巨大的飞跃,迅速推进着人类对宇宙的认识。在过去的一百年中,“世界上最大的天文望远镜”的称号曾几易其主。从美国威尔逊山上的胡克望远镜,到雄据宝座达50年之久的帕洛马天文台口径5米的海尔望远镜,再到夏威夷莫纳克亚山上口径10米的一对凯克望远镜,     

能看清黑洞细节的太空射电望远镜

 能看清黑洞细节的太空射电望远镜俄罗斯科学家试图揭开遥远太空天体---黑洞最神秘的面纱,他们建造了一架能观看到宇宙最深处的射电望远镜。众所周知,黑洞是宇宙中最残忍和最无情的“杀人者”,无论是行星还是恒星在黑洞面前都没有生路。黑洞惊人的吸引力即使是太阳光也无法抗拒,黑洞就像飓风,它会将整个世界吸入风洞中。关于这毁灭性的威胁暂时很少有人知道,因为谁也没有见到过黑洞,但是俄罗斯科学家找到一种能看到黑洞的方法,准备发射一架太空射电望远镜。它将比现有的望远镜敏锐几千倍。俄罗斯科学院院士尼古拉·卡尔达绍夫指出,“这架太空射电望远镜甚至可以看清黑洞的细节,它将能使我们发现宇宙新的物理规律。     

科学家问答

正问:因为宇宙在膨胀,所以我们每个人也都在变大吗?答:如果宇宙正在膨胀中,那么宇宙中各个天体,乃至我们人类自己,是不是也在不断变大?这是一个非常严肃的科学问题,我和我的一个研究生曾经认真地研究过。对这个问题的标准和主流的回答是:膨胀的是空间,不是空间中的物体,包括所有的天体和人类。比如,我曾在回答其他宇宙相关的问题时用过图1这张图片:假设我们的宇宙是一个二维的球面,     

封面照片说明

当年伽利略用自制的望远镜开启了人类认识宇宙的新纪元,400年后的今天,一架30米的巨型望远镜将造在夏威夷岛上的冒纳凯阿火山上。望远镜的分块式主镜直径接近100英尺(约合30米),建成后将成为世界上最大的光学望远镜。该项目简称"TMT",预计造价10亿美元,计划10年完成。这只巨大的"天眼"将使得天文学家能比过去更清晰地看到暗弱的天体,为人类带来更多有关宇宙的更新、更深层的信息并有望做出重大突破性发现。     

球面元件表面AlF3薄膜的光学特性和微观结构表征

在模拟球面元件曲率半径的仿面形夹具上镀制了AlF3单层薄膜,并对不同口径位置上的薄膜进行了比较,以表征球面元件表面镀制薄膜的光学特性和微观结构。首先,采用紫外可见光分光光度计测量了不同口径位置上薄膜样品的透射和反射光谱,反演得出AlF3的折射率和消光系数。然后,使用原子力显微镜观察了样品的表面形貌和表面粗糙度。最后,使用X射线衍射仪对薄膜的内部结构进行了表征。实验结果表明：在球面不同位置镀制的AlF3单层薄膜样品的光学损耗随着所在位置口径的增大而增大。口径为280 mm处的消光系数是中心位置处消光系数的1.8倍,表面粗糙度是中心位置的17.7倍。因此,球面元件需要考虑由蒸汽入射角不同带来的光学损耗的差异。     

磁旋风

1984年夏天,美国天文学家在新墨西哥州用甚大阵(VLA)射电望远镜观测到在远离银道面上方有若干弧形气体纤维.这些缠绕着的涡旋状气云,看来是由磁场约束在一起的.这种磁场形成一个可能伸展达500光年的磁旋风.这一发现证明磁涡旋在宇宙中起着重要作用.正如洛斯·阿拉莫斯国家实验室的等离子体物理学家A.A.Peratt所评论的,“看来,磁场越来越象是在宇宙中起着和引力同样重要的作用”. 磁涡旋是象龙卷风那样旋动着的、炽热的带电气体(即等离子体)纤维.它受到由等离子体自身运动和其所带电流产生的磁场的约束.很小的,直径只有一毫米的这种涡旋的…     

基于实时参数的大气折射模型和射电望远镜 指向修正方法

在传统射电望远镜指向误差修正模型的基础上,考虑大气折射对指向精度的影响,提出了一种利用实时的温度、大气压强和相对湿度等数据实现大气折射角度精确计算的指向修正模型.针对不同的气象条件,对这一模型和传统模型的修正精度进行了仿真分析和对比,并将该模型应用到了上海天文台天马站65米射电望远镜的指向修正中.在65米射电望远镜Ku频段的观测实验验证表明,新的指向修正模型优于传统模型,65米指向精度在20°仰角以下提高了25.8%,15°仰角以下提高了45%,10°仰角以下提高了60%,总的俯仰指向精度达到5.00″,比传统方法提高了5.3%.基本消除了由大气折射引起的低仰角指向精度恶化.     

封面故事

<正>国际三十米光学红外望远镜(Thirty Meter Telescope)是由美国加州理工学院、加州大学,以及加拿大、日本、中国和印度国立科研机构联合建造的下一代巨型望远镜。该望远镜30米口径的集光面积是当前主流大望远镜的十倍,空间分辨率则比哈勃空间望远镜提高一个量级。其强大的洞察宇宙的能力必将引发天文学研究的革命性发展,在揭示暗物质和暗能量的本质、探测宇宙第一代天体、理解黑洞的形成与生长、     

阴影检验(续)

三、阴影检验的应用由于阴影检验具有一系列比较突出的优点,如设备简单、比较直观、灵敏度高、被检光学零件的口径不受限制,而且又属于非接触检验等等,所以广泛地应用于光学零件的制造中。下面我们将着重介绍它在光学零件加工检验中的一些应用1.在大口径球面反射镜加工中的应用由于大口径球面样板制造困难,尤其在生产数量较少的情况下,更没有必要制造那么大口径的样板。因此在大口径球面反射镜的制造中,几乎都采用刀口阴影法来检验。检验时将刀口仪放在反射镜的球心,如图1所示,构成自准直光路。刀口仪的位置要尽可能放准确,刀口仪的星点用目视法使其大致位于反射镜的光轴上。由于星点光斑的均匀性对阴影图形有影响,所以在检验前必须将刀口仪星点孔出射的光斑     

HXMT/HE望远镜的设计和建造

正实证化是现代科学研究方法的重要内容,从天文学的发展历史看,人类对宇宙认识的每一次大飞跃,都是反映旧有的宇宙观的宇宙模型与新的观测结果产生矛盾,或者无法解释新的观测事实,从而被推翻或者修正的过程。天文望远镜是观测天体的重要手段,是推动天文科学发展的最重要的实证手段,可以毫不夸大地说,没有望远镜的诞生和发展,就没有现代天文学。从伽利略1609年发明第一台天文望远镜至今,光学望远镜和射电望远镜一直是天文观测最重要的工     

原子构成万物是宇宙结构的美 ——原子随笔之二

人类很早就在寻找宇宙万物的组成.古希腊最早的唯物论派从物质世界的内部寻找宇宙万物的本源,认为宇宙万物都由"种子"组成.德谟克利特在这种"种子"思想基础上,提出了宇宙万物是由原子组成的猜想.     

大口径平行光管光学设计和容差分析

大口径平行光管是光学系统检验的关键装置。大口径平行光管光学系统采用球面共轴系统结构，主镜为妒l500球面反射镜，次镜为无光焦度校正板组件，通过优化设计这种系统能够较好地消除系统像差。在设计视场内平行光管系统对532，6328，1319nm三个波长的波像差均小于M40(2=0．6328μm)，不同视场对应的Strehl-ratio分别为0．9993，0．9963和0．9846。如图1所示。     

基于斜率非球面度的非球面最接近比较球面定义

为了准确表征非球面偏离球面的程度,并适用非球面检测技术,提出了采用斜率非球面来定义非球面最接近比较球面。分析了最小最大斜率非球面度相关与计算全息板的加工难度及非球面检测难度,并有利于减小激光束偏转法的测量误差。根据定义推导了最接近比较球面计算模型,分析了不同比较球面下的斜率非球面度分布、不同非球面的最接近比较球面位置、非球面参数对计算结果的影响及各种非球面度定义下的最接近比较球面。结果表明,不同非球面的最接近比较球面球心为非球面0.85～0.87口径法线与光轴的交点,从而优化了计算过程。定义求得的最接近比较球面不同于现有各种方法,是适应非球面检测需求的。     

基于波像差函数建立大口径施密特校正板方程

施密特光学系统由施密特校正板和球面反射镜组成,校正板设置在球面反射镜的球心处,系统的焦点不一定和反射镜的焦点重合。为了得到精确的校正板面形初始结构参数,基于波像差函数建立了带有离焦量的大口径施密特校正板的数学模型,同时校正了系统的三级和五级球差。利用光学设计软件对校正板口径为1000mm、主镜的曲率半径为2000mm、F数为1的系统进行了设计和分析,来验证校正板面形数学模型的正确性。结果显示此校正板的数学模型与优化后结果吻合得较好,校正板面形初始结构参数的精度得到了极大的提高,这为大口径、大相对孔径的施密特光学系统的设计提供了理论基础。