Телескоп FAST
В Китае введен в строй 500-метровый радиотелескоп FAST - крупнейший в мире телескоп с заполненной апертурой. По своему диаметру он уступает лишь РАТАН-600, расположенному в Карачаево-Черкесии, который, однако, не обладает заполненной апертурой. Ближайшим аналогом FAST является 300-метровый радиотелескоп обсерватории Аресибо. Об этом сообщает агентство «Синьхуа».
Размеры телескопа определяют его рабочие характеристики - чувствительность, разрешение и так далее. Чем больше радиотелескоп, тем меньшие по размеру или более удаленные объекты он может различить. С точки зрения разрешения, абсолютным рекордсменом является «РадиоАстрон». Это система для наблюдения за космическими объектами с помощью интерферометрии со сверхдлинными базами, состоящая из космического радиотелескопа «Спектр-Р» и различных наземных радиотелескопов. Вместе они образуют прибор, эквивалентный радиотелескопу с диаметром порядка ста тысяч километров.
Однако подобные системы обладают невысокой чувствительностью из-за малой эффективной площади. Общая чувствительность определяется как среднее геометрическое из чувствительности 10-метрового «Спектра-Р» и наземного радиотелескопа, работающего с ним в паре. Поэтому для таких наблюдений необходимы наземные приборы высокой чувствительности. Кроме того, новые радиотелескопы расширяют инструментарий, доступный астрономам со всего мира.
Новый радиотелескоп располагается в провинции Гуйчжоу и обладает площадью порядка 30 футбольных полей. Несмотря на 500-метровый диаметр, при наблюдениях будут использоваться фрагменты отражателя диаметром около 300 метров - это эффективный диаметр телескопа. По этому показателю FAST лишь ненамного лучше обсерватории Аресибо (221 метров). 500-метровый отражатель позволит телескопу иметь гораздо большее поле зрения.
После ввода в строй на телескопе уже были проведены первые пробные наблюдения. По словам Цянь Леи, исследователя из Национальной астрономической лаборатории (Китай), телескоп успешно зафиксировал сигнал от одного из пульсаров, расположенного в 1351 световом году от Земли.
В задачи FAST войдет слежение за пульсарами, исследование межзвездного газа, поиск сложных молекул и анализ объектов эпохи реионизации. Ученые ожидают, что радиотелескоп удвоит количество пульсаров, известных науке. Это может помочь в поисках сигналов гравитационных волн в «сбоях» излучения пульсаров (такими наблюдениями , например, консорциум NANOGrav). Представители проекта «РадиоАстрон» ранее , что FAST сможет работать в паре с «Спектром-Р». Первые два-три года после ввода в эксплуатацию радиотелескоп будет настраиваться, после чего станет доступен международному сообществу.
Интересно, что для постройки телескопа властям Китая пришлось переселить около 9000 местных жителей за пределы пятикилометровой зоны вокруг телескопа. Строительство было в июле 2016 года. Рядом с телескопом находится обзорная площадка, на которую будет организован доступ туристических групп - до двух тысяч человек в день. Стоимость билета на нее составит около 3,5 тысячи рублей в пересчете на российские деньги.
Владимир Королёв
Сигнал – один сильный и быстрый, а другой медленный и слабый, словно сердцебиения юноши и старика прошли в тысяче световых лет и были услышаны самым чувствительным «ухом» на Земле. «Ухо» – это сферический радиотелескоп с пятисотметровым радиусом (FAST), который является самым большим в мире. Площадь чаши его антенны сопоставима по размеру с площадью 30 футбольных полей. Располагается сооружение в одной из долин провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая.
Китайский 500-метровый телескоп FAST
Пока шла отладка телескопа и пробный режим работы, после его запуска в эксплуатацию в 2016 году, FAST обнаружил десятки возможных импульсных источников радиоизлучения – пульсаров, шесть из которых были подтверждены при изучении телескопами других стран. Китайским учёным удалось зафиксировать звук от двух первых обнаруженных пульсаров. Звуки, которые удалось получить, называют «сердцебиением» в глубинах Вселенной.
С помощью телескопа планируется изучить и обнаружить пульсары, нейтральный водород, межзвёздные молекулы, а также возможные признаки внеземной жизни. Поиск внеземной жизни – это еще одна из целей телескопа FAST, но пока что учёные не приступали к этой задаче.
Однако, один из пульсаров, который обнаружил FAST, на данный момент не расшифрован. Первый сигнал был получен в далёком 1967 году и был ошибочно принят за сигнал от инопланетян.
Что такое пульсар?
Пульсар – это вращающаяся нейтронная звезда, обладающая высокими магнитными свойствами, которая излучает два электромагнитных луча. Подобные лучи могут быть обнаружены только тогда, когда они направлены в сторону Земли, подобно тому, как свет маяка может видеть тот, на кого он строго направлен.
Пульсар еще называют нейтронными звездами. Нейтронная звезда – это коллапсирующее ядро огромной звезды. Из всех известных звёзд нейтронная звезда самая маленькая и плотная. Она настолько плотная, что одна чайная ложка её массы может весить столько же, сколько весит гора высотой 3000 метров.
Благодаря сверхсильной гравитации и электромагнитным полям пульсар рассматривают как естественную лабораторию с экстремальными физическими условиями. Пульсары могут помочь учёным в изучении гравитационных волн. FAST поможет повысить шансы на обнаружение низкочастотных гравитационных волн.
Пульсары имеют очень точный интервал импульса: от миллисекунд до нескольких секунд, поэтому они считаются самыми точными астрономическими часами во Вселенной. Учёные верят, что когда-нибудь пульсары можно будет использовать в качестве космических «маяков» для навигации во время межпланетных или межзвёздных путешествий.
Первые два пульсара были зарегистрированы телескопом FAST ночью 22 и ночью 25 августа. Но специалисты не помнят сценарий обнаружения в точных деталях, ведь FAST уже до этого обнаружил дюжину объектов похожих на пульсар, благодаря своей высокой чувствительности. «Честно говоря, мы можем регистрировать множество объектов похожих на пульсары хоть каждую ночь».
Когда полвека назад был найден первый пульсар, Китай утопал в суматохе и нищете. Как результат, «поднебесная» не приняла участие ни в одном из около 2700 открытий, сделанных в этой области.
Но сегодня Китай строит довольно состоятельное общество и имеет возможность исследовать загадочные небесные тела и пытаться найти ответы на такие вопросы как «Как была создана вселенная?», «Откуда мы взялись?», «Одиноки ли мы во вселенной?».
Чтобы занять лидерские позиции в мировой астрономии, китайским учёным нужны продвинутые инструменты для исследования. Запуск радиотелескопа FAST, самой огромной конструкции в истории китайского изучения космоса, обошёлся стране в $182 миллиона. На реализацию проекта ушло около 20 лет, а также были задействованы высококвалифицированные учёные и инженеры Китая.
Сейчас мировые ученые приветствуют Китай в клубе изучения пульсаров. Китайские специалисты прогнозируют, что после того, как FAST будет работать на полную мощность в 2019 году, они смогут открывать более сотни пульсаров в год. Ожидается, что телескоп в два раза увеличит количество пульсаров, которые нам сейчас известны. Также планируется обнаружить от 50 до 80 пульсаров в M31 – самой близкой к Млечному пути галактике. Это единственный в мире телескоп способный реализовать данную задачу.
Этот год переломный для китайского космического сообщества: 15 июня, с целью обнаружения пульсаров и чёрных дыр, был запущен китайский телескоп для работы с жёстким рентгеновским излучением Hard X-ray, представляющий собой орбитальную станцию. С запуском телескопа FAST Китаю удалось оказаться в будущем: «Эра постоянного изучения пульсаров, благодаря китайскому телескопу, только началась и мы надеемся, что FAST станет важным инструментом для науки всего человечества», – примерно так говорит астрономическое сообщество.
Многолучевой приёмник будет установлен на телескоп, чтобы увеличить его функционал в несколько раз. Это означает, что можно будет собирать данные о пульсарах, проводить спектральный анализ и быстро сканировать вспышки радиоизлучения. Благодаря подобной технике учёные смогут обнаружить более 1000 пульсаров, более 100000 галактик и дюжину быстрых вспышек радиоизлучения.
«Мы будем полагаться на новейшее оборудование и продвинутые методы изучения для того, чтобы постоянно совершать новые открытия. Это рассвет новой эры. Для человека исследовать что-то новое такая же повседневная потребность как еда или сон. Изучение неизведанного вдохновит в человечестве креативность, заставит нас добиваться беспрецедентных достижений и воодушевит наше воображение на поиск новых путей, что, по сути, бесценно», – так отзываются китайские ученые.
Вид с воздуха на телескоп FAST в удалённой местности уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Фото: Liu Xu / Xinhua
25 сентября 2016 года крупнейший в мире радиотелескоп Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) направил рефлектор в сторону космоса и принял сигнал от далёких галактик . Сегодня состоялась торжественная церемония открытия FAST. До этого в тестовом режиме его запускали несколько раз. В один из тестовых запусков он уловил сигнал от пульсара на расстоянии 1351 световой год от Земли.
По мнению экспертов , этот гигантский научный инструмент демонстрирует амбиции Китая в исследованиях космоса и стремление добиться международного признания передовой китайской науки. Строительство телескопа с неофициальным названием 天眼, то есть Небесный глаз, заняло пять лет и обошлось в $180 млн.
Радиотелескоп FAST диаметром 500 метров превосходит по размеру 305-метровую обсерваторию радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, которая считалась крупнейшей в мире в течение последних 53-х лет. Здесь нужно заметить, что российский радиотелескоп РАТАН-600 имеет диаметр 576 метров, но его апертура не заполнена. Таким образом, именно Аресибо и FAST являются крупнейшими в мире радиотелескопами с заполненной апертурой.
Радиотелескоп в Аресибо
По информации китайских СМИ, у FAST вдвое большая чувствительность, чем у обсерватории в Аресибо, а также в 5-10 раз более высокая скорость исследования звёздного неба.
Сравнение тарелок Аресибо и FAST
Конструкция радиотелескопа FAST состоит из одного рефлектора, в котором соединены между собой 4450 треугольных отражающих панелей со стороной 11 метров, в форме геодезического купола.
Положение каждой панели можно регулировать с высокой точностью - для этого предназначена сетка из стальных канатов с гидравлическими приводами. Таким образом, радиотелескоп фокусируется на определённое направление. FAST может сфокусироваться на любом участке в пределах ±40° от зенита. При этом задействуется участок рефлектора диаметром только 300 метров из общей 500-метровой тарелки. То есть, получается, в названии телескопа FAST две фактические ошибки: ведь апертура телескопа составляет менее 500 метров, а телескоп не сферический.
Сооружение телескопа заняло пять лет. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех (фото чаши телескопа со спутника). Ради научного проекта власти распорядились переселить 65 жителей деревни в этой долине и отселили 9110 жителей из восьми деревень в окрестностях. В августе текущего года сообщалось, что отселённых жителей поселят в новые дома или выплатят большие компенсации из фонда помощи бедным, выдадут банковские кредиты.
Радиотелескоп FAST в сентябре 2015 года, за год до запуска
В радиусе пяти километров вокруг FAST не будет ни одного источника помех вроде . По условиям строительства, в радиусе 5 км должно соблюдаться полное радиомолчание.
Несмотря на необходимость полного радиомолчания, власти решили построить туристические объекты в окрестностях радиотелескопа, в том числе смотровую площадку на соседней горе. Китайские и иностранные туристы могут приехать и своими глазами увидеть это чудо. В таком решении есть резон: например, в Аресибо ежегодно приезжает около 90 000 туристов и 200 учёных.
Радиотелескоп FAST в сентябре 2016 года
На торжественную церемонию запуска FAST в провинцию Пинтан съехались сотни учёных и энтузиастов астрономии со всей страны. Президент Китая
Чуть больше года назад в Китае начал свою работу самый большой в мире радиотелескоп FAST - сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой. Его строили с целью изучения истоков и эволюции нашей вселенной. Кроме того, ожидается, что телескоп сможет изучать формирование и движение галактик, гравитационные волны и темную материю, а также молекулы межзвездного пространства.
Первое открытие
Несмотря на огромное количество противоречивой информации, включая то, что тысячи людей потеряли свою землю из-за строительства телескопа и то, что в Китае не хватает специалистов для успешного его запуска, FAST проработал целый год. Совсем недавно руководители лаборатории опубликовали его первые находки. Ими стали пульсары - нейтронные звезды, которые вращаются вокруг своей (немного наклоненной) оси с огромной скоростью.
Значение телескопа для науки
Согласно китайской газете China Daily, телескопу удалось обнаружить несколько десятков ранее неизвестных пульсаров. Существование и местонахождение некоторых из них подтвердила радиообсерватория в Австралии.
По словам директора радиотелескопа FAST, подобные результаты являются яркой демонстрацией удачной работы обсерватории и специалистов. Подобные открытия говорят о том, что FAST окажется крайне полезен глобальному научному сообществу, поскольку он достаточно мощен для восприятия сигналов пульсаров далеко за пределами нашей галактики.
Кроме того, чувствительность радиотелескопа гарантирует, что он окажется важным инструментом в изучении эволюции вселенной и ее таинственного состава (темная материя и темная энергия).
Чувствительность телескопа к радиоволнам, испускаемым пульсарами, также демонстрирует вероятность того, что FAST окажется востребованным в дальнейшем изучении гравитационных волн.
Ожидание будущих открытий
Ожидается, что китайский радиотелескоп FAST сможет удвоить количество известных нам пульсаров в галактике Млечный путь. На сегодня в пределах нашей галактике нам известны 2700 пульсаров, первый из которых был обнаружен в 1967 году.
Кроме поиска радиоволн, издаваемых пульсарами при их вращении, телескоп занимается поисками сигналов инопланетных форм жизни. Специалисты не возлагают огромных надежд на обнаружение внеземной цивилизации, вместо этого они стремятся найти как можно больше возможностей и областей, в которых FAST смог бы пригодиться современной астрофизике.
К примеру, совсем скоро радиотелескоп начнет поиск и изучение сложных межзвездных молекул, а также нейтрального водорода, находящегося на просторах вселенной.
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.
