【原】FAST是干嘛的？它現(xiàn)在在干嘛？它又干了什么？它絕不是FAST火鍋!

星辰大海種花家 2019-08-09

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FAST是全球口徑最大的射電望遠鏡，而且沒有之一！但很多朋友對于這臺超越中美洲波多黎各的阿西雷博射電望遠鏡的功能上確有諸多誤解，我們不妨重申下，F(xiàn)AST到底是干什么用的！

上圖是FAST各部分功能與儀器設備分布圖，各位可以先簡單了解下！

一、FAST望遠鏡是干嘛的？

這個問題簡單粗暴，但卻指出了大家的心中的疑問，那么大一口鍋，總不是用來涮火鍋的，盡管有很多高手給它PS上了火鍋的猛料，但它依然改變不了當初給它定下的任務！

似乎是麻辣兔肉鍋，當然我們今天不是來討論火鍋的，還是先來看看FAST的幾大任務吧！

1、FAST的建立最直接受益者是脈沖星觀測，因為其巨大的口徑將脈沖星的發(fā)現(xiàn)速度數(shù)千顆/年！

研究脈沖星可以用來干嘛？脈沖星是中子星的一種，而中子星則是恒星演化的一個終極方向，研究脈沖星可以對恒星演化模型的補充！另外脈沖星極其準時的脈沖信號，可以在未來恒星級旅行中作為導航星座使用！

2、觀測早期宇宙的中性氫，重新宇宙最初的圖像！

宇宙大爆炸最初的氫元素除了形成恒星以外，有很多以中性氫原子的方式存在！中性氫原子有一個很奇特的特性，即在本身沒有吸收光子的條件下，自身會產(chǎn)生波長21CM，即頻率為：1420.4057517667 MHz的電磁波，這是處于基態(tài)的中性氫原子的電子自旋和核自旋相互作用，會從電子自旋從與核自旋平行的高能態(tài)躍遷到與核自旋反平行的低能態(tài)所輻射出的電磁波！觀測這個波段，可以普查出宇宙中中性氫的分布，重現(xiàn)大爆炸后宇宙最初其的圖像！

3、高分辨率射電波段巡視，檢測空間微弱射電信號。

這得益于FAST巨大的口徑，這極大的提高了對微弱射電信號的拾取

4、主導國際甚長基線干涉測量網(wǎng)，獲得超精細的天體結構

甚長基線射電望遠鏡干涉陣列的功能大家見識過了，即今年4月10日公布的M87*黑洞就是在這樣的模式下實現(xiàn)的，而FAST強大的口徑則將成為甚長基線干涉陣列的重要節(jié)點！

但此次M87*黑洞成像FAST并沒有參加，不僅是因為地理位置，而是因為FAST的觀測波段與黑洞成像波段有比較大的差異！黑洞成像的波長更短，而FAST的網(wǎng)紋反射材料會讓這些信號漏失！但它在星系成像上較之毫米波則會有更合適，并且比傳統(tǒng)的射電望遠鏡成像有更高的分辨率！

左側為光學波段的M81，右側為射電波段的M81?？梢钥吹皆谏潆姴ǘ蔚慕Y構比光學波段豐富得多

5、將深空通訊能力延伸到柯伊伯帶附近，提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收能力！

當然這也得益它強大的微弱信號拾取能力，使得我們未來在柯伊伯帶邊緣探索獲得強大的射電信號接收能力，當然不要誤解為它將用于測控，因為FAST暫時并未設計發(fā)射信號！但遠在柯伊伯帶的數(shù)據(jù)接收工作依然非常重要！

6、參與地外文明搜尋

這可能是大家最感興趣的功能，但理論上來并沒有問題，因為它的接收能力遠高于其他射電望遠鏡！

二、吃瓜群眾的問題，看看有沒有你想問的？

1、這么大的望遠鏡能看到月球上的阿波羅殘骸嗎？

2、有搜索到外星人的信號過嗎？

3、一口鍋對著天頂?shù)模?4小時畫一個圈圈，有個毛用？

首先我們來解答第一個問題

其實射電望遠鏡觀測的是射電波段，與光學分屬電磁波的兩個波段，兩者觀測條件不一致，觀測手段不一致，當然獲取的信息也不一致！

比如上文說明的中性氫波段是21CM左右，這跟可見光550nm差的可不止一星半點，因此再大口徑的望遠鏡都看不到月球表面的物體！

其次我們再來聊聊FAST收到外星人信號的話題

我們先給出答案，F(xiàn)AST從未受到外星人的信號！但事實上沒有接收到外星人信號完全是意料中的事，因為射電信號衰減大，傳播速度慢，幾乎不會有超級文明將電磁波作為通訊載體！

1、衰減跟距離的立方成反比

2、傳播速度為光速

從行星內部的區(qū)域通訊來說，這是一種比較高效的技術手段，但它會被遮擋，會被吸收，甚至會被干擾，是一種效率極低的通訊工具，如果人類真的解決了量子糾纏通訊，那么電磁波通訊可能會立馬被掃進歷史的垃圾堆！

為什么我們還能接收到如此海量的來自宇宙的電磁波信息？

因為這些信號都來自于近乎天文數(shù)字功率的天體信號，比如太陽每秒所輻射的功率為10^26J，而太陽只是一顆G型光譜的黃矮星而已！而一顆超新星爆發(fā)將會釋放太陽在100億年內所有能量的總和，而中子星與黑洞合并又將比超新星高數(shù)個數(shù)量級！人類搜尋外星人的信號就相當于非洲東海岸丟一塊石頭，卻希望在美國西海岸發(fā)現(xiàn)這塊石頭激起的波浪，這無疑是癡人做夢！

最后我們來說說一口固定不動的鍋為什么會接收到多個方向的信號

這就是FAST的反射面為什么選擇球面的原因，我們來簡單了解一幅圖：

只要移動中心接受平臺即可接收多個方向的信號，當然這是以減少反射面積為代價的，但預期只能觀測天頂一小塊區(qū)域，不如移動下來個多角度觀測，但它依然不能低空目標，這是它朝天的結構限制的！

三、了解了各種幺蛾子話題之后，我們來看看FAST的成果

截止到2019年7月19日，這個世界上最大的射電望遠鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了125顆優(yōu)質脈沖星候選體，確認了86顆。這標志著還處在設備調試階段（今年將正式進行國家驗收）的FAST已經(jīng)部分地實現(xiàn)了其科學目標，能真正地作為一個實用的望遠鏡而腳踏實地地開展天文觀測工作了。