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.
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
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 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).
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.
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.
Чаще всего, если дело касается категории «самый-самый», то это принадлежит либо арабам, либо китайцам, при чем довольно часто пальму первенства они перехватывают друг у друга. Чтобы не создавалось в мире, всегда кто-то из этих ребят сделает больше, дороже, выше, футуристичней и в целом масштабней. Не так давно китайцам удалось выбиться в тройку владельцев крупнейших радиотелескопов мира, где телескоп FAST со своими размерами занял второе место.
В списке крупнейших радиотелескопов телескоп FAST по размерам уступил российскому РАТАН-600, что в Карачаево-Черкесии, недалеко от станицы Зеленчукская, на высоте 970 метров, с собирательной площадью 12 тыс. м² и диаметром 576 метров. Однако РАТАН-600 по типу антенны имеет кольцеобразную форму, а телескоп FAST неподвижную сферическую, и по этому типу он является наибольшим в мире, с наибольшей собирательной площадью, обогнав американский Аресибо, что в Пуэрто-Рико.
Телескоп FAST расшифровывается как «Five hundred meter Aperture Spherical Telescope», что в переводе значит «Радиотелескоп с пятисотметровой апертурой», китайцы называют эту технику Тяньянь, что значить «Глаз Небес». Радиотелескоп был построен в провинции Гуйчжоу, на юго-западе Китая. Чтобы удешевить строительство телескоп FAST сделали в классификации «Земляных чаш», то есть в качестве основы отражателя использовали природный рельеф местности.
Под строительство зеркала радиотелескопа наиболее подошла карстовая котловина Даоданг в Цяньнань-Буи-Мяоском автономном округе, диаметр которой составляет 800 метров. Над поверхностью котловины сделали обод на котором повещена сеть из стальных тросов, покрытая перфорированными треугольными алюминиевыми панелями, количество которых составило 4450 единиц. Таким образом телескоп FAST получил общий физический диаметр 500 метров, из которых эффективный диаметр составляет 300 метров. Собирательная площадь радиотелескопа составила около 190 тыс. м².
Для фокусировки радиоволн телескоп FAST оснастили приемником, подвешенным над зеркалом, с фокусным расстоянием 140 метров. Для понимания масштабов, в пространство от рефлектора до приемника можно поместить 45-этажный дом! Кабина приемника способна передвигаться посредством кабелей и сервомеханизмов, которые вторично подрегулируются роботами, для более точного приема. Вся система кабелей и сервомеханизмов крепится к шести высоким опорным башням. Также телескоп FAST имеет систему, позволяющую фокусироваться в любой точке пространства в пределах отклонения ± 40 ° от зенита.
Что касательно истории проекта, то впервые идею возвести телескоп FAST выдвинули в 1994 году, но одобрено это было лишь в июле 2007 года Национальной комиссией развития и реформ. Сперва были переселены деревни и жители, живущие в радиусе 5 километров от проекта. В конце 2008 года была осуществлена первая закладка фундамента. Строительство самой конструкции начали в марте 2011 года, длившееся 5 лет, до июля 2016 года. Телескоп FAST обошелся Китаю в 180 млн. долларов США.
Не так давно в Китае завершили строительство самого большого в мире радиотелескопа FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope). Диаметр его рефлектора - полкилометра!
Телескоп FAST строили с 2011 года. Для его сооружения из горных районов вокруг строительной площадки пришлось переселить около 9 000 человек. На этапе строительства:
Китайский радиотелескоп состоит из 4 450 панелей, его чаша располагается в естественной впадине в горах провинции Гуйчжоу. Момент сборки “чаши-зеркала”:
Телескоп FAST будет наблюдать за объектами, расположенными на расстоянии до 11 млрд световых лет от Земли. В Национальном космическом агентстве Китая планируют, что радиотелескоп также сможет обнаружить сигналы внеземных цивилизаций.
Кстати, ранее самое большое зеркало с диаметром около 305 метров было установлено на радиотелескопе в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Напомним, что у телескопа FAST диаметр зеркала - 500 метров. Стоимость - 180 миллионов долларов.
Постройка этого телескопа - часть космической программы Китая. В ближайших планах Поднебесной - постройка собственной космической станции и создание космического телескопа, который будет мощнее американского телескопа «Хаббл» в 300 раз.
В Карачаево-Черкесии расположен радиотелескоп РАТАН, принадлежащий Астрофизической обсерватории РАН. Диаметр зеркала - 600 метров. Его также называют крупнейшим в мире. РАТАН использует параболический рефлектор, новый телескоп FAST в Китае и телескоп в Аресибо - сферические.
Телескоп FAST в Китае:
Радиотелескоп РАТАН-600:
Работы по созданию самого большого в мире телескопа шли 5 лет, а перед его постройкой, специалисты почти 10 лет занимались предварительными расчетами и исследованиями.
Работа шла интенсивно, тысячи ученых и инженеров были вынуждены жить в ущелье провинции Гуйчжоу с 2011 года и непрерывно трудиться. Одно радует - тут красиво.
