Pallomainen radioteleskooppi, jonka aukko on viisisataa metriä

Pallomainen radiokaukoputki, jossa on aukko viiden sadan metrin ( perinteinen kiinalainen  :五百米口徑球面射電望遠鏡 ; yksinkertaistettuja kiinalaisia  :五百米口径球面射电望远镜 ; Pinyin  : Wǔbǎi mǐ kǒìujng qiúmiàn shèdiàn wàngyuǎnjìng ), ja NOPEANOUSUISET vuonna Englanti FAST sata metriä Aukko Pyöreät radioteleskooppi , on radioteleskooppi rakennettu luonnon altaan vuonna Pingtang County , Guizhoun , Lounais Kiinassa . Se on maailman toiseksi suurin radioteleskooppi Venäjällä RATAN-600 : n jälkeen ja suurin yhden laitteen radioteleskooppi, jonka herkkyys on noin kolme kertaa Arecibo-radioteleskoopin herkkyys .

Historiallinen

FAST oli alun perin Kiinan panos neliökilometrirakenteen (SKA) interferometriseen radioteleskooppiprojektiin (tuolloin nimeltään Large Telescope tai LT), jonka tähtitieteilijät kymmenestä maasta, mukaan lukien Kiina, ehdottivat kansainvälisen radiotieteellisen liiton vuonna 1993 pidetyssä yleiskokouksessa . Kiinalainen FAST-projekti on ehdotettu vuonna 1994. Hankkeessa suunnitellaan tämän radioteleskoopin toteuttamista karistisessa kuilussa Guizhoun maakunnassa . Pekingissä pidetty kansainvälinen konferenssiMaaliskuu 2006validoi hankkeen tieteellisestä ja teknologisesta näkökulmasta. Projektin budjetti, 700 miljoonaa yuania , vapauttaa Kiinan kansallinen kehitys- ja uudistusministeriö  (vuonna) KiinassaHeinäkuu 2007 ja työ aloitettiin työmaalla vuoden 2008 lopussa. Rakennusaikana arvioitiin tuolloin 5,5 vuotta ja käyttöönotto on suunniteltu vuodelle 2016. Rakentaminen alkaa maaliskuu 2011. Työ on valmis3. heinäkuuta 2016. Lopulliset kustannukset ovat 1,2 miljardia yuania (165 miljoonaa euroa). Tieteellinen johtaja hanke Nan Rendong  (in) , tutkija kanssa National observatoriot  (in) ja Kiinan tiedeakatemia .

Sen vihkiminen ja käyttöönotto tapahtuu 25. syyskuuta 2016. Loppuhuhtikuu 2018, laite on edelleen testivaiheessa ja pysyy, kunnes sen suorituskyky saavuttaa odotetut arvot. Sitten siitä tulee kansallinen tutkimusväline. Tämän vaiheen lopussa, jonka aikana sen käyttö on varattu kiinalaisille tutkijoille, se avautuu kansainväliselle tiedeyhteisölle viimeistäänlokakuu 2019.

Sivusto

FAST on rakennettu lähellä Dawodangin kylää 170  km maanteitse Guiyangista , Guizhoun maakunnan pääkaupungista Lounais- Kiinassa . Vuoristoinen alue, jonka keskimääräinen korkeus on 1000 metriä, on pysynyt pitkään köyhänä ja huonosti yhteydessä muuhun maahan. Radioteleskooppi on 800 metrin halkaisijaltaan karstialtaan , jonka maaperä tarjoaa luonnollisen viemäröinnin . Paikka valittiin, koska laakson geometria on lähellä sitä muotoa, joka tarvitaan heijastimen asentamiseen sinne, ja sen pitäisi mahdollistaa maanrakennusten määrän vähentäminen miljoonaan m³. Muita alueen etuja olivat suhteellisen alhainen leveysaste (26 ° pohjoista leveyttä), leuto ilmasto (keskilämpötila 15  ° C , muutama pakkas- ja lumepäivä vuodessa), mikä mahdollisti ylläpitokustannusten rajoittamisen, tulvien puuttuminen ja vähentynyt seismisyys käytettävissä olevan historian perusteella.

Toisaalta ympäristön pienentynyt väestötiheys rajoittaa radiohäiriöitä, mutta noin 9000 ihmistä, jotka asuvat viiden kilometrin säteellä alueen ympärillä, joutuivat siirtymään vuonna 2016. Siirtolaiset saavat 12 000  yuania (noin 1650  euroa ) korvausta.

Sivuston etäisyys yhdistettynä tutkimuksen riippumattomuuteen, pätevien radioastronomien puutteeseen ja suhteellisen pieniin palkoihin Kiinassa johti aluksi rekrytointiongelmiin, erityisesti tieteellisestä osasta vastaavan johtajan virkaan.

Tekniset ominaisuudet

FAST: n suunnittelussa käytetään Arecibo-radioteleskoopin periaatteita erittäin suurella kiinteällä heijastimella, joka käyttää luonnollista kyvettiä, mutta siinä on kolme suurta parannusta:

• kyvetin avulla heijastin voi saavuttaa halkaisijan 500 metriä (Arecibon kohdalla 300 metriä), kun taas geometriansa ansiosta radioteleskooppi voidaan osoittaa 40 °: seen zenitistä;
• heijastimen pinta on muodonmuutos pallomaisen poikkeaman korjaamiseksi , mikä tekee mahdolliseksi täydellisen polarisaation aikaansaamisen ja laajan spektrikaistan havaitsemisen ilman monimutkaista vastaanottojärjestelmää;
• antenneja tukeva polttomoottori sijoitetaan kaapeleilla ja servomekanismeilla, ja siinä on täydentävä järjestelmä, joka mahdollistaa erittäin tarkan paikannuksen.

Heijastin

Heijastin muodostuu 4450 kolmiomaisesta paneelista, jotka koostuvat metallikehyksestä, joka on peitetty alumiinipinnoitteella, joka toimii heijastavana pintana. Paneelit kiinnitetään ortogonaalisesti ristikkäisiin kaapeliverkkoihin ja ripustetaan halkaisijaltaan 500 metrin renkaasta. Kaapeliverkon solmut sijaitsevat paneelien risteyksissä. Ne on kiinnitetty metalliosan yläosaan, jota lisäksi pitävät verkon 6 kaapelia ja jotka on kytketty maahan seitsemännellä pystysuoralla kaapelilla, jonka kireys on säädettävissä. Jälkimmäinen laite mahdollistaa heijastimen muodon mukauttamisen. Tämän tehollinen halkaisija on 300 metriä. Heijastimen pinta-ala on noin 196 000  neliömetriä .

Polttomoottori

Heijastin palauttaa sähkömagneettisen säteilyn keskukseen, johon sähkömagneettisen säteilyn keräävät antennit on kiinnitetty. Tämä ripustetaan heijastimen yläpuolelle kuudella kaapelilla, joiden pituus on noin kilometri. Nämä kulkevat sata metrin radioteleskooppia hallitsevien metallitornien yläosassa olevien hihnapyörien läpi, jotka sijaitsevat tämän reunalla, ja ne on ankkuroitu maahan capstanien avulla, jotka mahdollistavat ensimmäisen paikannuksen. Noin 10 metrin halkaisijalla olevassa polttomoottorissa on nivelletty osa, jonka avulla antennit voidaan sijoittaa 10 millimetrin tarkkuudella ja muuttaa niiden suuntaa.

Esitykset

FAST on Venäjän RATAN-600 : n jälkeen maailman toiseksi suurin radioteleskooppi ja suurin yhden laitteen radioteleskooppi, jonka herkkyys on noin kolminkertainen Arecibo-radioteleskoopin herkkyyteen . FAST-toiminnon avulla voit tarkkailla radiotaajuuksia välillä 70 MHz - 3 GHz . Yläraja on tarkoitus nostaa 8  GHz: iin . Kiinteän heijastimen aukko on 500 metriä ja säde noin 300 metriä. Liikkuva heijastin antaa osoittavan leveyden +/- 40 °: n zeniittiin nähden, mikä mahdollistaa havaitun kohteen seuraamisen 4-6 tunnin ajan. Kohdistusmuutos suoritetaan alle 10 minuutissa ja sen tarkkuus on 8 kaarisekuntia. Muut parametrit ovat:

• Aukko (f / D): 0,4665
• Kulmatarkkuus: 2,9 minuuttia kaaria
• L-kaistan herkkyys: A / T ~ 2000
• Järjestelmän lämpötila: ~ 20 K.

Vuoden 2019 lopussa se tallensi 38 Gt / s dataa, joka on sitten muunnettava analysointia varten. Tämä tärkeä kulku tarkoittaa, että sinun on heikennettävä tietoja niiden tallentamiseksi ja annettava itsellesi mahdollisuus analysoida niitä useita kertoja. Aineisto pienennetään ensin 200 petatavuun / vuosi, ennen kuin tehdään lisää myönnytyksiä tiedoista ja saadaan 12 petatavua vuodessa.

Antennit

Kun radioteleskooppi otettiin käyttöön, sillä oli 9 antennia, jotka peittivät taajuusalueen välillä 70 MHz - 3 GHz . Nämä tilat rakennettiin yhteistyössä muiden maiden kanssa. Vuoden 2019 lopussa yhdeksäntoista haaraa oli paikallaan.

Tieteelliset tavoitteet

Tärkeimmät tieteelliset tavoitteet ovat:

• neutraalin vedyn jakautumisen määrittäminen lähiuniversumissa, jonka pitäisi mahdollistaa tumman aineen ominaisuuksien määrittäminen  ;
• galaksin pulssien laskenta , joista toistaiseksi on löydetty noin 2000, mikä teoreettisten laskelmien mukaan edustaa vain 3% kokonaismäärästä;
• osallistuminen interferometrin erittäin pitkän lähtötason (VLBI, hyvin pitkä lähtötilanteen interferometria kansainvälinen) toteuttamiseen, johon on sisällyttävä myös EVN  (in) Europe, VLBA US ja APT Australian;
• havaitseminen tähtienvälisen kemiallisia kuten OH , CH 3 OH ja 12 muuta molekyyliä;
• maan ulkopuolisten sivilisaatioiden signaalien havaitseminen (SETI).

Tulokset

Ensimmäiset kaksi löytöjä FAST ovat kaksi pulsareja PSR J1859-01 ja PSR J1931-01 . Loppuhuhtikuu 2018 radioteleskooppi löysi yli 20 pulssia.

Huomautuksia ja viitteitä

1. (in) Di Li Nan ja Rendong Zhichen Pan, "  The Five sadan metrin Aukko Pyöreät radioteleskooppi hanke ja sen varhainen Science Opportunities  " [PDF] on http://articles.adsabs.harvard.edu/ (siirtynyt 6 Heinäkuu 2016 ) .
2. Stéphanie Schmidt, “  Uusi FAST-radioteleskooppi on tehnyt ensimmäisen löytönsä!  » , Osoitteessa trustmyscience.com ,15. lokakuuta 2017(käytetty 27. marraskuuta 2019 )
3. "  FAST suurin pallomainen radioteleskooppi, jonka aukko on 500 metriä  " , chineescapade.com -sivustolla (käytetty 27. marraskuuta 2019 )
4. (zh) " 中国科学院 · 贵州 省 共建 国家 重大 科技 基础 设施 500 米 口径 球面 射 电 望远镜 （ＦＡＳＴ） 项目 奠基 " [ arkisto12. tammikuuta 2009] , Guizhou Daily,27. joulukuuta 2008(käytetty 28. joulukuuta 2008 ) .
5. (sisään) Darren Quick, "  Kiinan rakennus maailman suurin radioteleskooppi  " , gizmag ,16. kesäkuuta 2011(käytetty 13. elokuuta 2012 ) .
6. Nan 2011 , s.  2-3.
7. "  Kiina antaa viimeisen silauksen maailman suurimmalle kaukoputkelle  " , www.aljazeera.com ( käyty 3. heinäkuuta 2016 ) .
8. "  rakentaminen maailman suurin radioteleskooppi Lounais-Kiinassa valmistunut  " , on Xinhua ,3. heinäkuuta 2016(käytetty 4. heinäkuuta 2016 ) .
9. "  vihittiin käyttöön maailman suurin radioteleskooppi, joka seuraa maan ulkopuolista elämää  " ,26. syyskuuta 2016(käytetty 28. syyskuuta 2016 ) .
10. (in) '  FAST  ' päälle EO portaalin , Euroopan avaruusjärjestön (näytetty 08 toukokuu 2018 ) .
11. Tieteellinen menetelmä , sarake "Journal des Sciences", France Culture, 26. syyskuuta 2019
12. (in) "  viisisataa metriä Aukko Pyöreät radiokaukoputki - Site  " on pallomainen radioteleskooppi viisisataa metriä leveä (näytetty 30 lokakuu 2017 ) .
13. "  Kiina: lähes 10 000 siirtymään joutunut jättimäisen avaruusteleskoopin löytämiseksi  " , osoitteessa www.tahiti-infos.com/ ,16. helmikuuta 2018(käytetty 18. helmikuuta 2016 ) .
14. "  Kiina valmistuu maailman suurimman teleskoopin rakentamiseen maan ulkopuolisen elämän etsimiseksi  " , osoitteessa http://www.francetvinfo.fr ,6. heinäkuuta 2016(käytetty 6. heinäkuuta 2016 ) .
15. (in) Alice Shen , "  Työpaikat kamppailu Maailman suurin Telescope syrjäisillä Kiinassa  " päälle South China Morning Post ,31. lokakuuta 2018(käytetty 16. tammikuuta 2019 ) .
16. (in) "  Voiko Kiinasta tulla tieteellinen supervalta? - Suuri kokeilu  ” , The Economist ,12. tammikuuta 2019(käytetty 16. tammikuuta 2019 ) .
17. (in) "  Xinhua Insight: Complete Installation is World's Suurin radioteleskooppi  " (katsottu 4. heinäkuuta 2016 ) .
18. (in) Peng Jiang Dong Nan Ren Lei Qian ja Yu-Ling Yue, "  Opiskelu ratkaisuja väsymys nopean kaapeli-verkolla aiheuttamista muuttamassa muoto  " on tutkimus- Astronomy and Astrophysics ,2015(käytetty 6. heinäkuuta 2016 ) .
19. (in) "  Viisisataa metriä aukkoinen pallomainen radioteleskooppi - syöttökaapin jousitusjärjestelmä  " , pallomaisessa radioteleskoopissa, jonka leveys on viisisataa metriä (katsottu 30. lokakuuta 2017 ) .
20. (in) Anil Ananthaswamy, "  Kiina alkaa rakentaa maailman suurin radioteleskooppi  " , New Scientist,13. kesäkuuta 2011.
21. (in) "  Viisi sadan metrin Aukko Pyöreät radiokaukoputki - Suuren mittakaavan neutraali vety tutkimus  " on pallomainen radiokaukoputki viisisataa metriä leveä (näytetty on 1 st päivänä marraskuuta 2017 ) .
22. Eric Bottlaender, "  Kiinan FAST-radioteleskooppi tuottaa niin paljon dataa, että sen on hajottava  " ,15. marraskuuta 2019(käytetty 13. tammikuuta 2020 ) .
23. (in) "  Viisi sadan metrin Aukko Pyöreät radiokaukoputki - vastaanotinjärjestelmä  " on pallomainen radiokaukoputki viiden sadan metrin leveä (näytetty 30 päivänä lokakuuta 2017 ) .
24. (in) "  Viisi sadan metrin Aukko Pyöreät radiokaukoputki - yleiskatsaus  " on pallomainen radiokaukoputki viiden sadan metrin leveä (näytetty 30 päivänä lokakuuta 2017 ) .
25. (in) "  viisisataa metriä Aukko Pyöreät radiokaukoputki - Pulsarin Havainnot  " on pallomainen radioteleskooppi viisisataa metriä leveä (näytetty 30 lokakuu 2017 ) .
26. (in) "  viisisataa metriä Aukko Pyöreät radiokaukoputki - Johtava kansainvälinen hyvin pitkä lähtötilanteesta interferometriaan (VLBI) verkko  " on pallomainen radioteleskooppi viisisataa metriä leveä (näytetty 30 lokakuu 2017 ) .
27. (in) "  Viisi sadan metrin Aukko Pyöreät radiokaukoputki - Detection tähtienvälisten molekyylien  " on pallomainen radiokaukoputki viiden sadan metrin leveä (näytetty 30 päivänä lokakuuta 2017 ) .
28. (in) "  Viisi sadan metrin Aukko Pyöreät radiokaukoputki - havainnointi tähtienvälisiä viestintäsignaaleja  " on pallomainen radiokaukoputki viiden sadan metrin leveä (näytetty 30 päivänä lokakuuta 2017 ) .
29. (in) "  National Astronomical Observatories of China, Breakthrough Initiatives Launch Global Collaboration in Search for Intelligent Life in the Universe - Astrobiology  " osoitteessa astrobiology.com (luettu 8. huhtikuuta 2018 ) .
30. Brice Louvet, "  Suurin radioteleskooppi maailmassa tekee ensimmäisen löytönsä  ", SciencePost ,14. lokakuuta 2017( lue verkossa ).

Bibliografia

• (en) C. Jin , RD Nan ja HQ Gan , ”  FAST-teleskooppi ja sen mahdollinen vaikutus korkean tarkkuuden astrometriaan.  " [ Kannettavan asiakirjan muoto ],2008.
• (en) Rendong Nan , Li Din , Chengiin Jin , Qiming Wang , Lichun Zhu , Wenbai Zhu , Haiyan Zhang , Youling Yue , Lei Qian et ai. , "  Viisisataa metrinen aukollinen pallomainen radioteleskooppi (FAST) -hanke  " , International Journal of Modern Physics ,20. toukokuuta 2011, s.  1-36 ( DOI  10.1142 / S0218271811019335 , lue verkossa ).

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Arecibo-radioteleskooppi
• Radioteleskooppi
• Neliökilometri (SKA)

Ulkoiset linkit

• (en) Virallinen sivusto .
• (en) Oma sivu Euroopan avaruusjärjestön EO-portaalin sivustolla .
• (en) R. Nan, "  Kilometrin neliöalueen radio-synteesiteleskooppi - KARST  " , skatelescope.org ,16. kesäkuuta 2002.