“天眼”工程師 : 尋外星人是 FAST 的目標之一

10-17

連日來,世界各大天文臺預警宣佈的重大新發現,在 10 月 16 日晚 10 點如期兌現——全球多國科學傢 10 月 16 日同步舉行新聞發佈會,宣佈人類第一次從約 1.3 億光年外探測到來自雙中子星合並的引力波,並同時 " 看到 " 這一壯觀宇宙事件發出的電磁信號。

那麼,人類距離搜尋外星人的夢想還遠嗎?

在著名科幻小說《三體》中,科學傢通過 " 紅岸基地 " 向太空發射信號,成功與外星人取得聯系。現實中,中國建瞭一個類似 " 紅岸基地 " 的 " 中國天眼 " ——貴州 500 米口徑球面射電望遠鏡(Five hundred meter Aperture Spherical Telescope,簡稱 FAST),位於貴州省黔南佈依族苗族自治州平塘縣大窩氹的喀斯特窪坑中。

▲ " 中國天眼 "FAST 圖片來源:紅星新聞

FAST 落成啟用一年來," 天眼 " 在銀河系內發現瞭 6 顆脈沖星。對於觀測范圍可達已知宇宙邊緣的 " 天眼 " 來說,發現脈沖星隻是使命之一,未來它還將在中性氫觀測、譜線觀測、尋找可能的星際通訊信號等方面大放異彩。

那麼,未來 " 天眼 " 會尋找到外星人,主導未來宇宙天圖嗎?紅星新聞就此專訪瞭 FAST 工程臺址與觀測基地系統總工程師朱博勤。

▲朱博勤(資料圖片) 圖片來源:紅星新聞

" 天眼 " 接收疑似外星人信號?霍金警告不要回答?

朱博勤:大傢不要相信

此前的資料顯示,500 米口徑球面射電望遠鏡被譽為 " 中國天眼 ",歷時 22 年建成,於 2016 年 9 月 25 日落成啟用。不過,朱博勤說," 天眼 " 實際上隻是落成,並沒有啟用,對大科技工程來講,產品設計、施工都有特殊要求,就是建成後一定要做調試,國際上也是這樣。大的射電望遠鏡,都必須經過 2~3 年的時間來調試,才能達到真正的使用要求。

日前,網絡上出現瞭很多關於 " 天眼 " 接收到疑似外星人的信號,霍金警告不要回答的消息,這條消息還被很多人編成段子,在朋友圈轉發。對此,朱博勤稱並沒有這種情況,讓大傢不要相信," 這是誤導讀者,根本還沒有到這個程度、狀態。我們又不好出來反駁。"

朱博勤的嚴謹貫穿在整個采訪中,他提醒記者,千萬別做一些從他們嘴巴裡得不到的東西,霍金不可能說 " 不要回答 " 之類的話。

▲霍金 圖據東方 IC

根據宇宙大爆炸學說,中性氫是宇宙中幾乎與大爆炸同齡的 " 老人傢 ",觀測和研究中性氫的分佈,能幫助科學傢進一步弄清銀河系和河外星系的結構,解開宇宙大爆炸等宇宙起源和演化之謎。澳大利亞科學及工業研究院 Parkes 望遠鏡科學主管喬治 · 霍佈斯曾在接受媒體采訪時說," 中國天眼 " 甚至還能 " 監聽 " 宇宙中可能存在的外星文明發出的無線電波。Parkes 望遠鏡目前有 20% 的時間分配給瞭尋找外星人,但目前仍一無所獲。

現在," 中國天眼 "FAST 看得更遠,將來是否有可能收到令人振奮的消息呢?對此,朱博勤說,搜尋地外文明(外星人),確實是 " 天眼 " 的終極目標之一。至於是否可以說現在尚未收到外星人信號的問題,他予以瞭否定。他表示:" 不能這麼說,或許現在收到的數據存起來瞭,而我們還沒有這個知識,或者說我們還沒有這個能力、概念去解讀這些數據,因為很多不確定的東西都存在,隻能說現在沒有做這個事(外星人)。"

朱博勤告訴紅星新聞," 中國天眼 " 的三大目標是:脈沖星、星際導航、中性氫,另一個科學目標就是尋找星際分子,如果能找到跟生命體諸如碳、氫、氧、氮等相關的生命元素,這個區域就可能存在或者演化成生命、文明的星球。

" 天眼 " 發現 6 顆脈沖星具重大意義

設備調試優秀,為以後的觀測增強信心

10 月 10 日,中國科學院國傢天文臺宣佈,科學傢利用 " 中國天眼 " 在銀河系內發現瞭 6 顆新的脈沖星,這是我國天文望遠鏡首次發現脈沖星。這 6 顆脈沖星都通過瞭國際認證,10 月 10 日的發佈會公佈瞭編號為 J1859-0131 和 J1931-01 的 2 顆脈沖星的詳細信息。

▲ " 中國天眼 "FAST 發現 6 顆脈沖星 央視報道截圖

朱博勤在接受紅星新聞采訪時說,搜尋脈沖星是 FAST 的科學目標之一,所以在試觀測的時候,針對收集到的信號都會做有目標的記錄,而且對搜尋脈沖星很有信心," 肯定沒問題,能發現。"

據悉,FAST 要搜尋的是銀河系裡的脈沖星。銀河系中有大量脈沖星,但由於其信號暗弱,易被人造電磁幹擾淹沒,目前隻觀測到一小部分。FAST 望遠鏡則是發現脈沖星的理想設備,朱博勤透露,從 2016 年進入試運行、試調試階段,就調試到銀盤(銀盤是恒星、塵埃和氣體組成的扁平盤,是銀河系的主體部分)的中心位置周邊區域進行觀測。

總控機房是 24 小時無休,在方圓十裡無人煙的喀斯特深山裡,工程師和科學傢們就像一群過著田園生活的藍精靈,每天陪伴 FAST 守望星空。通過漂移掃描方式搜索,研發創新瞭脈沖星搜索數據庫,最終經過大量數據分析處理以及遠程觀測,發現瞭未知的 6 顆脈沖星。

▲ " 中國天眼 "FAST 發現 6 顆脈沖星 央視報道截圖

脈沖星是旋轉的中子星,由恒星演化和超新星爆發產生,因其像茫茫宇宙中的燈塔,發射出周期性脈沖信號,因而得名脈沖星。脈沖星的自轉周期極其穩定,成為人類測量宇宙時空的超高精準度時鐘。例如,在地球上開車,依靠天上的衛星給出定位,而宇宙浩瀚,一旦飛船飛進宇宙深處,望遠鏡、衛星不能直接觀測時,就需要依靠脈沖星提供的準確時間,測算出某時某刻飛船抵達瞭什麼位置。

這次 6 顆脈沖星的發現,說明 FAST 的調試進展非常優秀,也初步展示瞭 FAST 自主創新的科學能力,開啟瞭中國射電波段大科學裝置系統產生原創發現的激越時代。

朱博勤稱,發現 6 顆脈沖星的另一個重大意義,是為後續的天文觀測提供瞭信心,也就是設備到什麼程度,觀測水平到什麼階段," 你經歷過瞭,就有經驗瞭,有這個能力。" 他表示,銀河系中的脈沖星不是輕易就能觀測到的,必須是觀測設備調試到合適的程度,能夠匯聚到相當多的能量才行。

▲ " 中國天眼 "FAST 發現 6 顆脈沖星 央視報道截圖

現場直擊 " 天眼 " 震撼

朱博勤稱其靈敏度可捕捉外星信息

紅星新聞記者此前在貴州,現場感受到瞭 " 中國天眼 "FAST 的震撼——

▲俯瞰 " 中國天眼 "FAST 圖據東方 IC 秦剛

它猶如一口超級大鍋,面積有 30 個足球場那麼大。

" 鍋口 " 周圍有一道圈梁,如同一座鋼橋,被 50 根 6 米 ~50 米高低不等的鋼柱支在半空,周長 1.6 公裡。上面的過道足夠兩人並排同行,走一圈要 30 多分鐘。

行走在上面,撫摸著橡膠表面、雞蛋般粗的索繩,看著腳下攀附圈梁懸垂交錯,有一種居高臨下的震撼感。

▲ FAST" 鍋口 " 周圍的一道圈梁,可以兩人並排行走 圖片來源:紅星新聞

這口 " 大鍋 ",由 4450 塊規格不一的反射面板拼接而成。有 100 塊穿孔鋁合金面板、120 根桿件、33 顆螺栓球形成的帶三個軸點的三角形單元反射面板,每塊重 428 公斤 ~500 公斤不等。每一塊的質量、尺寸都是不一樣,其加工精度單位為毫米,誤差值不超過 5 毫米,測量精度值不超過 2 毫米。

每塊面板上,都有像篩子一樣的密孔,一是為瞭減少風負載,二是提高透光率,讓天線面下能長草,避免水土流失。在技術層面上,要求非常高,哪怕是面板上少一顆螺絲釘,都將會使整個面板產生應力,從而導致面板發生變形而影響整體接收質量。

▲此前在建設中的 " 中國天眼 "FAST 圖據東方 IC

托起這些由反射面板組成巨型 " 天鍋 " 的,是鋁合金索網。它的主索索段控制精度須達到 1 毫米以內,主索節點的位置精度須達到 5 毫米,索構件疲勞強度不得低於 500MPa。整個索網共 6670 根主索、2225 個主索節點及相同數量的下拉索。索網總重量約為 1300 餘噸,主索截面一共有 16 種規格,截面的面積介於 280~1319 平方毫米之間。

▲ " 中國天眼 "FAST 的側面 圖據東方 IC 鄧剛

在反射面板上面,有不少黑色類似液壓泵的東西。朱博勤說,這個類似液壓泵的東西叫促動器,促動器最大可以伸縮 1 米。也就是說,根據觀測需要,促動器可以將 " 天鍋 " 左右前後移動。

在大鍋蓋的中間,有一個像 " 大喇叭 " 的東西,被 6 根大跨度柔索牽引懸在高空中。這個 " 大喇叭 " 叫饋源艙,裡面裝置有饋源,也叫做超寬帶接收機,是 FAST 接收和回傳信號的最核心部件,整個射電望遠鏡的反射面所接收到的全部宇宙信號,都靠它來收集。

▲站在 " 天眼 " 底部往外看,頂上是饋源艙圖片來源:紅星新聞

朱博勤說,這個饋源是現今世界上最先進的超寬帶接收機,一般接收機是接收一個固定的頻率,有一定的帶寬,而饋源艙的高頻與低頻的比例達到 6:1。捕捉外星人的信息就依靠這個接收器,科學傢們堅信,如果宇宙真有高度智慧的外星生物,它們也會像人類一樣,四處尋找並發射電波信號。

▲工作人員在 FAST 饋源艙內工作(8 月 10 日攝) 新華社記者 歐東衢 攝

" 天眼 " 的靈敏度,能強大到可以捕捉這些來自外星的信息嗎?" 這是毫無疑問的。" 朱博勤說," 天眼 " 能夠接收到 137 億光年以外的電磁信號,觀測范圍可到達宇宙邊緣。

" 天眼 " 電磁波寧靜區獲保護

朱博勤呼籲更幹凈的無線電環境

為保護 " 中國天眼 "FAST 正常運行,貴州省專門頒佈《黔南佈依族苗族自治州 500 米口徑球面射電望遠鏡電磁波寧靜區運行環境保護條例》,明確以射電望遠鏡臺址為圓心、半徑 5 公裡的區域為核心區。10 月 14 日,紅星新聞在去往 FAST 的盤山公路路口,看到當地政府樹立著一個巨大警示牌:您已進入電磁波寧靜保護區。

▲ " 中國天眼 "FAST 位於貴州深山中 圖據東方 IC 吳東俊

朱博勤說,FAST 的成敗,很重要的一個因素就是要有很幹凈的無線電環境。他稱,這一年來,在無線電環境保護上總體較好,進入 FAST 觀景臺的遊客也被限制帶手機、相機等設備,原來 " 中國天眼 " 所在地——大窩氹的上空有一條航線,經協調也進行瞭調整,為 FAST 讓路。不過,他稱,在 FAST 裡面,還是會收到基站無線電信號,對其有一定影響。

▲天文小鎮一角,路燈做成望遠鏡的模樣 圖片來源:紅星新聞

" 幹擾越少,得到的信號就越好。" 朱博勤呼籲,希望能進一步加強這方面的治理。他說,無線電頻率保護特別重要,如果將來設備調試得很好,而周圍的無線電環境不好," 中國天眼 "FAST 的作用會受到影響。

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