天体有很多类型,你能举例说明各类天体的特征吗?

天体有很多类型,你能举例说明各类天体的特征吗?,第1张

恒星:剧烈燃烧的炽热的气体球

行星:围绕恒星公转的世界

卫星:绕着行星转的小世界

小行星:漂浮在宇宙空间的石头

彗星:带着尾巴的脏雪球

星云:弥散于空间的物质,恒星诞生与死亡的场所

星团:恒星集中的乐园

类星体:发射强烈γ射线的宇宙灯塔

黑洞:吞噬一切的怪物

星系:数以亿计的恒星聚集的庞然大物

星系团:星系聚集的产物

人造天体:卫星,飞船,ISS等

中子星是恒星演化到末期,经重力崩溃后形成的除黑洞以外密度最大的物体。可以通过在太空中观测中子星,观察X射线的发射来推断其半径,从而推断出其内部物质。

一颗恒星在超新星内部死亡,完全就是一次灾难性的事件。它留下一个密度大得难以想象的物体,叫做中子星。但是中子星里面到底是什么样的呢?

我们能接触到的一切都是由原子构成的。被称为质子和中子的亚原子粒子构成了原子核,电子围绕着它们运行。但在这个原子能级上,即使是我们世界上密度最大的物质,比如黄金、铅和铀,其结构中也主要是由空旷的空间所占据。与整个原子的大小相比,它们的原子核非常非常小,测量到电子的轨道。

现在想象一下,使劲儿挤压一块黄金、铀或铅,以至于原子核全都靠近接触到一起了,然后你再来估算剩余的空间。你得到的东西密度惊人,类似于一个巨大的原子核。中子星就是这样的。能够做到这种挤压程度的唯一力量只有重力。

中子星形成于恒星生命末期,此时的恒星不再有足够的燃料来防止自己崩塌。一般来说,核心持续收缩,直到原子核剧烈地融合并相互接触。这时,产生一个反弹,整个核心反冲,并推开外层,这样就产生了一个辉煌耀眼的超新星。剩下的,只有一个快速旋转的煤渣核心—这是除黑洞以外,你能得到的密度最大的东西。它的密度如此之高,一茶匙这种物质,在地球上的重量就会有约10亿吨。

物质在如此高的密度下是如何表现的呢?每个原子的原子核是分开的吗?原子会变成一个质子、中子和电子的混合物,相互纠缠、无法区分吗?会更进一步吗?质子和电子会合并在一起,我们最终得到一锅中子吗?它们会变成一大份夸克和胶子组成的汤吗?或者还有别的什么?

基本上,核物理界并不知道在这种密度下会发生什么事。这个问题可以归结为一个叫做“f”态的方程,这是一个描述物质在一个基本层面上的性质的术语,它与密度和压力有关。

如果恒星有一个硬核--一个固定的状态方程式--你就会有一个更大的恒星,半径更大。如果你有一个非固定的状态方程式,中子放弃它们的应有状态,形成一份夸克汤,你就会有一个柔软的、粘糊糊的核心和更小的半径。所以,如果我们能测量出恒星的半径,我们就会知道它的内部构成是怎样的。但我们不能直接测量。人们认为这些恒星的半径只在10-15公里之间--相当于一座城市的大小--远远小于哈勃望远镜能够观测并成像的范围。所以测量必须以间接的方式进行。

我们认为,最好的方法是通过观察X射线的辐射来推断半径;要做到这一点,我们必须从太空观察中子星。当中子星像宇宙灯塔一样,把发光的磁极转向我们时,它们会迅速闪光,这就是脉冲星

通过精确的测量,我们将能够了解,中子星是如何通过这些脉冲的形状来扭曲时空的。那么涨跌的幅度有多大?有残留的光芒吗?这些特征携带了关于恒星的更多信息,并使我们能够确定几颗中子星的质量和半径,从而推断出其内部的情况。

不要笑话我,这是我的总结

第一大奇观:太阳系——她在宇宙中是一个再普通不过的恒星系,就像一位普通的的母亲一样,但她却孕育了地球这样一个伟大而传奇的孩子。

第二大奇观:星云——作为恒星的诞生地,他们 不仅壮丽而且让我们震撼于宇宙的博大。

第三大奇观:黑洞——这是一位神秘的隐士,也是一个贪婪的刺客。然而他或许掌握着时空大门的秘密钥匙。

第四大奇观:脉冲星——有“宇宙灯塔”之称,一定相当壮丽。

第五大奇观:虫洞——这是科幻小说家的最爱,然而科学证实她似乎并非不可能存在。甚至在自然条件下也可能生成。

第六大奇观:宇宙的边缘——科学似乎在证实宇宙是有边的,那么如果能到达这个边缘……

第七大奇观:平行宇宙——从科学到哲学他都有存在的可能和必要,打我孤独时,至少还有一个我在平行宇宙中陪我~~

10月12日至31日北京天文馆活动

来源图虫网(编号:619270057204777148)

1宇宙少年团

“宇宙少年团”系列活动是北京天文馆打造的品牌活动之一,综合利用场馆展览、活动教室、材料包等资源,结合天文知识讲解、游戏互动和动手体验等多种活动形式,有针对性地深入介绍特定天文主题内容。

一、场次安排

天体系统2022年10月15日9:30—11:00

太阳系八大行星2022年10月15日14:00—15:30

秋季星空2022年10月16日9:30—11:00

漫步月球2022年10月16日14:00—15:30

二、活动对象:8-10岁青少年(需由一名家长全程陪同参与),限15组家庭。

三、收费标准:200元/一大一小,包括门票、讲解费、材料费、设备使用费等。

四、集合地点:B馆一层服务台

五、参与方式:点击购票(进入购买活动票页面,购买相应场次活动票)

2时空的奥秘

“时空的奥秘”系列活动重在传播科学思想方法,以引导青少年自主探索天体视运动规律及其产生原因为主要内容,旨在培养青少年独立思考并运用科学的方法解决实际问题的能力。

一、场次安排:

昼夜交替:2022年10月22日10:00—10:50

一起看日食:2022年10月22日14:00—14:50

过生日时能看到自己的星座吗2022年10月23日10:00—10:50

立竿见影2022年10月23日14:00—14:50

阴晴圆缺2022年10月29日10:00—10:50

地球仪为什么斜着放2022年10月29日14:00—14:50

红月亮2022年10月30日10:00—10:50

采光好才是真的好2022年10月30日14:00—14:50

二、活动对象:8-12岁青少年,限20人。

三、收费标准:150元/人,包括一大一小门票、讲解费、设备和教具使用费等。

四、集合地点:B馆一层服务台

五、点击购票(进入购买活动票页面,购买相应场次活动票)

3科普讲解

展览看不懂别着急,天文**姐带你逛展,解读展项内容。

一、定点讲解

开馆期间,A、B馆各展区提供定时讲解服务,时间、地点如下:

太阳家族+月球陨石厅10:00—10:30

宇宙穿梭11:00—11:30

宇宙探秘13:30—14:00

寻找另一个地球+镜图史话14:30—15:00

太阳厅15:30—16:00

二、团体讲解

开馆期间,团体可预约讲解服务,讲解线路及预约方式如下:

线路一:北京天文馆串讲

线路二:太阳系,包括太阳家族、月球陨石厅和太阳厅等展区

线路三:宇宙探秘,包括巨眼观天、多彩宇宙、星星相伴、宇宙灯塔等展区

预约方式:全年龄段,25人以下成团,收费标准200元/次,讲解器押金1000元,需提前3天预约,预约电话:010-68312517。

宇宙间的天体就是以地球为球心的虚拟的“天球”来定位的。地球上有什么样的经纬线,天球上也有什么样的“经纬线”。(这里把“经纬线”加引号的意思是,天球上是不这样叫“经纬网”的^0^,这个不重要,只要大家好理解就行。)你理解地球经纬线是如何确定方向的,就好理解天球是如何确定方向的了。当然地球的经纬线是球面的,是个面;而天球是立体的。所以在确定天体的位置的时候还要加上大致测量出来的该天体离咱地球的距离。而两天体互相之间的方向,就可以在这个充满了“经纬网”的立体的天球中通过计算得到。

克里斯汀·芳塔娜,美国著名占星师、 健康 生活导师,灵魂进化占星方向,在美国多种媒体开有 专栏 。主要风格为心理指引。

转载请注明星译社及译者。

★★★白羊座——译者:Pa

你是不是已经抓狂到开始揪头发了 7月2日周二的巨蟹座日全食可能点亮了你有关家庭的疯狂事宜,也许是直接与你的住房有关,或者是与家庭成员有关,尤其是有关你生活里的女性。这股能量正在情绪的水域里作乱,所以准备好你的情绪可能会因此起起伏伏。食相都是成双出现,下一个在两周后到来。在两个食相之间的时间是高度 敏感 期,会展现出未来6个月里成为焦点的主题。你的主星火星已经进入了伙伴 星座 火象狮子座,创造出了最适宜和迅速的能量转变,与这次巨蟹座的 敏感 旅程完全不同。水星正慢速下来转为逆行,同时7月8日周一会和火星并肩旅行,那时候火星会与不可预测的天王星在7月11日周四形成压迫性的四分相。你现在已经在这股能量的影响范围内了。尽管生活感觉上又激烈又狂野,但不管从个人层面还是集体层面,这些强有力的能量从长期来看都起到调节的作用。

练习回应的艺术和橡皮筋式的反应,这些能量就会促使你富有成效地向前走!

★★★金牛座——译者:爬爬

你喜欢事情稳定且可预期。如果嘈杂和吵闹过多,到某个临界点需要停下来大修,否则你会崩溃。说这些是关于保持脚踏实地和自我专注。7月遍布着考验你的能量,它们会以无法预料的方式出现。行动火星和水星正一同在狮子座旅行,而且会与位于金牛座的激进天王星构成刑克相位,这表明某些隐藏的事情现在会突然冒出来,或者你生活中的野草会被连根拔起。你会深入自己的 情感 体的底部,而当你深潜其中的时候,内心可能会有慌乱之感。你的心灵在要求真相扩音器,从而让你知道自己处于何种境遇之中。7月2日的巨蟹座日全食,落在你的沟通交流宫,这注定会让你进入自己从未接触过的,或者久未触及的空间和领域。让事情从深层次浮至表面,再经由口头表达释放出来,可能会达到良好的疗愈效果。

让这一切自然发生,你会发现你在伴随着自己说出的每个字成长进步。想象一下更少的负荷,更多的自由!

★★★双子座——译者:Arrow

逆行主导7月。又到那个时候了。你的守护星水星每 年会 逆行3-4次,所以我们都很清楚它会制造的疯狂。水星正在放慢他的步伐,因为他准备在7月8日周一逆转方向。然而,有4颗外行星已经进入逆行状态,激活了灵魂深处的反思。逆行的天空下,能量反转,准备以某种方式重新塑造你自己或重塑你的过去。它也能激发一种需求,重新设定未来。当某些突发事件令你保持警惕时,你会放慢脚步。7月2日周二的巨蟹座日全食为下个月和之后6个月搭好了舞台。深刻的变化就在这里。火星在狮子座非常接近水星,你的心脏会毫不犹豫地告诉你,在 游戏 的这个阶段你想要什么。7月3日周三金星进入巨蟹座之前,他正在双子座的最后阶段,为日食洒上一抹好运。海王星在你的星盘顶部,你的职业领域有巨大潜力,同时三分你的北交点——你命运的象征。

话虽如此,期待某种奖励,同时要准备好迎接一切可能!

★★★巨蟹座——译者:爬爬

就在昨天,我洗完澡后转动开关想把水关掉,结果关闭了开关以后,水依旧哗哗流个不停。我有点傻眼了,因为从来没遇到过这种情况。明明关了水,却明明又没关上。昨天恰好是7月2日,有日食落在你的 星座 ,这个场面多应景啊,意思是开启情绪通道,让它们毫无压抑和阻碍地重新畅流。灵魂经由情绪体才能得到进化,所以除非这些 情感 河流流动起来,否则你无法成长。这一起都关于克服旧的存在,勇于触碰脆弱之处,不管那份脆弱为何。虽说这个食相在某些方面得到了绝佳的支持,但在另一方面也承受着巨大的压力,因为火星刚刚与水星在狮子座合相,而且他们一同与不稳定的天王星构成了刑克相位。欢迎来到惊讶之城。意想不到的事情可能也会为你服务,具体情况则取决于你之前种下的业力。业力也许是好的,也许不那么好。但由于神圣的海王星,会与位于巨蟹座的北交点,构成令人难以抗拒的相位,所以我敢说上天肯定会插手事情的发展。

如果你准备好了迎接生活的彻底转变,有这一魔毯就位,现在就是改变的时候了!

★★★狮子座——译者:Arrow

如果我们能“排出”血管里不再需要的东西不是很好吗失败的爱情,过往的心碎,以及所有与之相伴的挥之不去的 情感 。火星——行动和欲望之星,刚刚进入你的 星座 ,给予你额外的能量和勇气摆脱不再需要的过去,全力追逐你想要的,逐渐远离让你不堪重负的一切。7月2日星期二,日全食发生在巨蟹座,和你疗愈与未知的宫位,你的情绪依然 敏感 而高涨。到本月结束的时候,一切都不一样了。火星和水星都在你的 星座 ,并逐渐与天王星成四分相,为你的转向提供能量,让你叛离一段过去的经历。水星将在7月8日星期一逆行,加入其他四颗逆行行星的行列——这正是你需要改进和返工的地方。

梦想编织者海王星也正在形成支持北交点的轻松角度,北交点将你拉向你的未来,这意味着你的灵魂正在扬升。目标高远!

★★★处女座——译者:Mononoke

生活既充满激情也会低沉乏力。本周会有足够的能量让你的电机保持运转,你的灵魂也会对你提出更多要求。火星在狮子座与你的守护星水星相连,由于它们同时也与金牛座内的天王星相刑,所以它们会一起碰撞出独特的火花。新的经验与自发出游都会成为你备忘录上的事情。7月2日周二回发生巨蟹座日食,给七月奠定了这个月的基调,甚至在接下来几周会启迪你接下来六个月会发生些什么,这些内容很大程度上是关于你与他人的关系前景的,包括你与志同道合的灵魂之间的新关系。眼下你有一段人际关系需要得到 健康 的转型,这个转型会成功。由于你渴望更多的 情感 联系,并希望在旧的生活余晖上创造全新的记忆,因此新的关系是不能在旧的动态上茁壮成长的,一秒也不行。这会存在风险因素。你们双方必须在同一条船上进行自由落体运动。

想象一下当你们都降落在地面时会留下的记忆。处女座,抵达你的极限,你会体验到更高阶的爱。寻求胜利!

★★★天秤座——译者:爬爬

7月2日周二,巨蟹座日全食出现的时候,你的守护星金星在风象双子座的旅行也进入了尾声。这天星图会成为你未来6个月经历体验的蓝图。幸运的是,金星的相位非常有利,尤其是生日在末度的天秤座,这意味着你能获得他人的帮助,以便更容易地让人注意到你的需求。不过,此次食相落在情绪化的巨蟹座,你需要做些深层次的内心工作以强化内在空间。你的事业方面也受到了重点强调,因为位于双鱼座的海王星,与位于巨蟹座的北交点,构成了美妙的相位,这一相位为你勇攀高峰的雄心壮志带来了好的前景。在食相当日,火星也刚刚进入狮子座,而且与水星合相,为你的创意追求注入了强大的能量。水星正处于缓行状态,而且会在7月8日周一的时候转入逆行,逆行的水星召唤你修复、重塑自己的生活,而你会发现自己需要这段时间。

这一食相季所传递的信息是:任何事情都可能发生,而且会在毫无征兆的情况下发生。保持开放心态,并准备好跃进或飞跃!

★★★天蝎座——译者:Pa

食相季到了,所以生活的强度开始变得很大。但对你来说这并没什么稀奇的,天蝎座日常生活的内在强度就是很大的。你就是这样的人;总是将事情推动到最大强度。发生在7月2日周二的巨蟹座日全食,让你能够接得住这个强度并且可以运用自如,让你感觉似乎有一股能量将你托起,带你随风起舞。这就是魔法发生的时候。食相总是成双出现,所以两周之后就会发生摩羯座的满月月食,一定要好好利用这次专门为你打开的通路大门。如果有什么事情是你需要知道的,那就去问。如果有什么事情是你想去体验的,那就迈过去让它发生。梦想家海王星正在你的伙伴 星座 水象双鱼座里,当它与北交点轻松相连,就是在帮助你提升现世体验,就好像在水中游动时给了你一双鱼鳍。唯一一张不安于常理的牌就是刚刚进入狮子座的火星,它和水星穿行在你的事业宫里,而且同时与无法预测的天王星形成了四分相。

翻译过来就是:意料之外的改变即将发生。紧密 关注 并相信宇宙会给你最好的安排!

★★★射手座——译者:扭森森

你不是喜欢打盹或休息的人,上天在构造你的时候就没把这些成分加进去。不过,现在有4颗星星逆行,包括守护你的木星大人。水星正减缓脚步,从7月8日周一开始也加入逆行的行列。本周是一场狂野的混杂,先是巨蟹座全日食降临在掌管灵魂的宫位,让你更深刻的审视自我和前方征程。充满感知的身体是你唯一需要的指南针。同时带上你高灵敏的直觉,汹涌的大海也会为你从中间一分为二开出一条道路来。火星刚刚进入火相狮子座,连同水星一起振奋你的内心,但这两颗星星同时都和天王星相刑,所以做好准备要付出额外的努力,保持特定的势头前进。未来6周,火星在狮子座对你特别有利,但火星-天王相刑一定会趁你不注意就打乱你的节奏。这些星象会影响自然事件和 科技 问题,因为他们都关系到你的沟通能力。

最终要传达的信息也许是要你滤去世界的喧杂,聆听庇护的宁静,同时需要等待一个明确的信号。流线般顺畅和简单!

★★★摩羯座——译者:hans

可能感觉像是世界毁灭了,但你有重要的合相来保证你在风暴中找得到灯塔。你的守护星土星在你的 星座 里逆行,和海王星形成了非常轻松的角度,这让人觉得像是有看不见的力量存在,而且一旦召唤就会在身边出现。为了最大化这个时期的意图,关键是努力去召唤你现在需要的力量。巨蟹座的日全食强调了你的关系宫,并聚光在需要你 情感 关注 的人身上。这也会导致一段过去的关系突然复现,比如出乎意料的听到某人的消息,或者是可能突然冒出全新的关系,于是你的生活一瞬间改变。海王星,完美之星,也和北交点——代表你的未来——魔法般的相合,让一段关系走向新的高度,或者好事多磨的治愈终于有机会降临。

你可能市场感觉自己像是风中之烛,但如果你紧紧抓住你内心所想要的,你心中燃烧的神圣火焰会被正确的人看到!

★★★水瓶座——译者:不必装蠢朱素娥

水瓶座的主宰星天王星本周将成为大碰撞的成员之一,还有什么其他可以预知的呢?火星和水星在狮子座内结伴而行,二者与金牛座内的天王星相刑,激发了水瓶内心的反叛意识和极端的表达方式,某段令你始料未及的关系还可能发生突然的变化。一种能够分割灵魂的能量正在发挥作用,它将敲响警钟,让你最终看清楚某人的嘴脸,这足以让你摆脱对结果的依赖,从而专注于真相。好在,7月2日的巨蟹座新月日食是爱神金星在双子座内度过的最后一天,未来几个月,她将为你提供更多的支持和浪漫。这一天的能量犹如即拍即取的照相馆,它将映射出接下来会发生的事。水瓶座将遇到至少两位关键人物,在任务、行动和语言上给予你帮助。在收入宫的海王星与事业宫内的北交点完美联合,要么你将得到更多的工作机会,要么你一直在做的内心建设将得到回报。

一旦水瓶座的精神步入正轨,就将在神圣的领域大展宏图;假如你一直吊在错误的树上,也会很快意识到问题,重新投入到正确的方向。无论是哪种情况,稳住!

★★★双鱼座——译者:Arrow

7月2日星期二,日全食发生在同为水象 星座 的巨蟹座,这将让你一尝你的灵魂目前正在穿越的潮汐。你知道当你顺从水流的牵引时,你几乎毫不费力,而这就是你现在所需要做的。你的守护星海王星也在你的 星座 ,并以最佳的方式与代表你命运的北交点相 结合 ,这意味着这个月将会发生一些关键事件,这些事件将成为你的生活最终走向的指标,其中一些是完全意想不到的。行动者火星刚刚加入了狮子座的水星,一起四分激进的天王星,这意味着你可能会靠近急流,引领你进入一个看起来和过去截然不同的未来,但不管它是什么,星星说你会全心投入。

你比任何人都明白如何“适应变化”。所以放手吧,宇宙会由此接手!

射电望远镜被誉为观测宇宙深空的 “天眼”。与传统的天文望远镜不同, 电望远镜被誉为观测宇宙深空的 它是利用接收宇宙中发射出来的电磁波信号来探测宇宙天体的,其优点是探测距离远,灵敏度高,特别是随着其接收信号的反射镜面的口径增大,探测的距离和灵敏度将大幅提高。

1609年,意大利科学家伽利略用自制的天文望远镜发现了月球表面高低不平的环形山,成为利用望远镜观测天体的第一人。20世纪40年代,外形类似巨型大锅的射电望远镜问世。随着科学技术的发展,“天眼”的反射镜面口径增大到100米、300米,利用这些巨型“天眼”相继发现了类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射,但仍不能满足人们对探测宇宙深空和地外文明的需要。

什么是射电望远镜?小编用一张图给大家科普一下:

令全球惊叹的超级“天眼”亮相

2016年9月25日,全球最大的单口径射电望远镜──中国500米超级“天眼”睁开它那巨眼观测宇宙。超级“天眼”的建成启用不仅标志着我国在科技前沿实现重大原创突破,而且也是中国跻身世界科学强国的一种体现。更引人注目的是,它将给全球科学家提供“慧眼”来探索宇宙深空的奥秘。

代表世界高科技先进水平的中国超级“巨眼”,将首批观测目标锁定在直径10万光年的银河系边缘,探索恒星起源的秘密,寻找地外文明,从而在世界天文史上镌刻出新的刻度。

气势宏伟壮观的中国超级“天眼”不仅令全球惊叹,而且获得了世界著名专家的高度评价。国际射电天文学研究中心教授安德烈亚斯·维切内克称赞说,中国超级“天眼”是一个工程奇迹,无疑显示了中国在发展高技术硬件方面取得了惊人的突破。美国著名科学家、诺贝尔奖获得者约瑟夫·泰勒说,超级“天眼”将会带来许多新的、重要的科技成果,并使中国在全球科技领域占据更重要的席位。

高新科技铸就世界最大 “天眼”

射电望远镜的工作原理是通过其面积很大的巨锅状反射镜面接收来自宇宙中由天体物质所发射出来的电磁波,并将电磁信号聚集增强,然后进行分析判断,以确定所探测的目标。射电望远镜的口径越大,观测的距离就越远。因此,建造口径更大的射电望远镜已成为天文学界的理想追求。

我国科学家于1994年提出建造口径500米超级“天眼”的构想,从预研到建成历时22年。设计与施工中,采用高技术创新科技打造成的世界最大口径、最灵敏的射电望远镜有以下几个特点:

一是大胆、巧妙地采用大自然造就的山谷天坑为超大型“天眼”安家。这个位于贵州平塘喀斯特地貌的天坑,其外形与巨锅状的反射镜非常吻合,就像鸡蛋卧在蛋杯里一样坐落在山谷中。天坑直径约600米,深达300米,底部平整,凹陷弧度均匀。这样,无需开山炸石,就可以在大幅减少工程量的情况下方便建造。而且周围人烟稀少,附近5到10千米范围内不会有干扰“天眼”正常工作的电磁波信号发射。

为选天坑,科技人员找遍了贵州的喀斯特地貌山区,初步确定了300多个候选洼坑。然后,通过计算机模拟工程填挖量,从中选出30多个进行实地考察,最后才选中这个形状很圆、大小和深度合适,而且适于施工建造的最佳自然天坑。

二是创新设计,制造了可以灵活转动的“天眼”。根据观测方向不同,这只巨型“眼睛”如同人转动眼珠一样,可以通过拉动索网来调整形似大锅的反射镜面方向,从而使超级“天眼”观测遥远的太空不存在方向上的死角。而号称当前世界第二大口径(300米)射电望远镜的美国阿雷西博望远镜,却是固定在地面上不动的。这样,美国的“天眼”只能通过改变天线馈源的位置扫描天空中的一个带状区域,而我国的超级“天眼”的创新在于利用巨型锅状反射面在射电电源方向上形成几百米的巨型反射面,更便于追踪深空移动的天体,其综合性能比美国“天眼”提高了10倍。

三是采用了世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第一个变位工作方式的索网体系,即由6670根主索和2225根下拉索完整拼出的超级“天眼”巨锅状反射面索网。这一索网用作超级“天眼”的骨架,其上铺装有4450块厚1毫米的铝合金制反射面板,总面积相当于30个足球场那样大。每块反射面板的背后都用钢索牵拉,就像人操控木偶那样,可以随着天体的移动来调整巨锅状反射镜面的方向,从而控制由6座高塔支撑的犹如超级“天眼”瞳孔的馈源舱,使“天眼”能灵活自如并精确地探测天体目标。这是一个无先例可循、极具挑战性的技术难题。

四是周到细致设计反射镜面板。镶嵌在索网孔洞上的每一块反射镜面板上都有孔,透光率可达50%。这样, 既可以防止反射镜面板上积聚雨水, 影响反射镜面探测电磁信号的性能, 又能将雨水渗漏到天坑底部的树木花草上, 加上有孔的反射面板透光性能好, 使这些植被生长丝毫不受影响。此外,超级“天眼”所处的喀斯特地貌既可以保障雨水向地下泄流,不会对设备的运行产生影响,又可以为“天眼”提供天然屏障,以免地球上的无线电噪音和气流干扰来自太空的信号。

五是施工和安装中攻克了各种技术难关。例如,我国自主研发的用于测量反射面板间距离的高精度角锥反射棱镜可以保证每一块反射面板的精确安装,将面板间的距离误差控制在01毫米以内,并使角度误差不超过01秒。再如,这个世界上跨度最大、精度最高的索网结构所用的高应力幅钢索,历经上百次拉索试验,才达到超级“天眼”工程对钢索疲劳性能的要求,而且高于国际标准1倍以上。

六是设计采用了6个高塔来悬挂和调整馈源舱,并以精密齿圈实现馈源接收机的空中转体,保证馈源相心始终对准焦点位置,从而实现对来自宇宙深空微弱信息的高效率接收。

超级“天眼”高强本领的闪光亮点

由于来自太空天体尤其是宇宙深空天体的电磁波信号极其微弱,从射电望远镜诞生至今70年来所有传统射电望远镜收集的电磁信号能量还翻不动一页书。因此,要探测宇宙边缘的信息就需要像超级“天眼”这样的超大口径射电望远镜。这是因为超级“天眼”具有超强的探测能力,它发现气体星云有望比过去提高10倍,发现脉冲星数量有望翻倍,还有望发现新的星际分子。利用传统射电望远镜已发现的2500颗射脉冲星全部位于银河系内,而超级“天眼”的首批探测目标便是依靠其超群的灵敏度搜寻河外星系的脉冲星。

位于贵州的500米口径球面射电望远镜被称为中国“天眼”

中国的超级“天眼”与号称“地面最大机器”的德国波恩100米射电望远镜相比,其灵敏度提高了约10倍 ;与被评为“人类20世纪十大工程之首” 的美国300米阿雷西博射电望远镜相比,其综合性能也提高了10倍。由于超级“天眼”比目前世界上所有射电望远镜都更大、更灵敏,因而在寻找外星生命方面它将探测得更快、更远,并将获得目前世界还没有的发现。有人形象地表述了超级“天眼”的超强灵敏度:如果来个时空穿越,即使嫦娥在月宫里打手机,也逃不出超级“天眼”锐利的目光。

超级“天眼”具有超强的探测本领,能接收到137亿光年以外的电磁波信号,这个距离接近于宇宙的边缘。因此,超级“天眼”能看到更远、更暗弱的天体,可观测的天体数目将大幅度增加。利用它可探测星际分子、搜索可能的星际通信信号,可以使寻找地外文明的概率提高5至10倍。

由于超级“天眼”最擅长探测中性氢,这是宇宙中最丰富的元素, 也是形成恒星的原料。通过探测中性氢可研究宇宙大尺度物理学, 以探索宇宙起源和演化。它的另一大科学目标就是观测脉冲星。脉冲星是恒星死亡后遗骸存在的一种形式, 属于高速自转的中子星, 是除黑洞外密度最大的天体。观测脉冲星不仅可研究极端状态下的物质结构与物理规律, 而且能为航天器提供精确的导航信息。据报道,超级“天眼”近期已接收到来自1351光年外的一颗脉冲星发出的脉冲信号,展现了它出手不凡的高超本领。

大有作为与广阔发展前景

超级“天眼”将在宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等方面提供发现和突破的机遇, 也将在日地环境研究、国防建设、航天航空和国家安全等方面发挥着不可替代的作用。

我国老一辈天文科学家曾语重心长地说,拥有超级“天眼”这样的望远镜一直是个梦想。“二战”后,随着射电望远镜的问世, 接连涌现出类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射四大天文发现, 而我们由于缺少相应的观测设备使这些领域长期处于空白状态。现在梦幻变成现实, 我们要充分发挥拥有超级“天眼”的优势,迎头赶超,使我国成为世界科学强国。另外,这个超级巨型“天眼”除我国科学家使用外,未来两至三年将开放给外国科学家。

超级“天眼”还将在以下相关领域得到应用:一是可参与航天工程中的测控系统工作,把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至整个太阳系;二是用它来接收深空卫星的通信数据,从而把数据的下载速度提高100倍;三是可作为非相干散射雷达接收系统,提供高分辨率和高效率的地球中高层大气、电离层和地磁场的有关参数,为子午工程(大型空间环境地基监视系统)做出贡献;四是超级“天眼”实际上就是安放在云贵高原上的一部超大型被动式雷达,以其更快、更远和更准的探测能力,将在军事战略上具有重要意义。

按计划,我国将打造立体的“天眼”集群,即将超级“天眼”和其他5座射电望远镜组成“天眼群”——甚长基线干涉测量网,并主导国际射电领域的低频测量网,从而更好地获取天体超细结构。

超级“天眼”将有可能取得重大科学突破。根据有关规划,在其保持世界领先的10年至20年里,它将预期观测到两倍于目前已知数量的脉冲星,发现10倍于已知数量的气体星云。目前,由于脉冲星的稳定性比目前最稳定的氢原子钟还要高1万倍以上,因而被誉为“宇宙灯塔”,可用于航天器导航。脉冲星发出极为稳定的X射线脉冲信号,能为近地轨道、深空探测和星际飞行航天器提供高精度的位置、速度、时间和姿态等自主导航服务。我国已于2016年11月10日成功发射了脉冲星导航试验卫星,并计划在未来5至10年持续探测26颗脉冲星,以开展新型导航技术的深入探索。

更值得期待的是,超级“天眼”将加入国际组织的“突破聆听”计划,开展外星生命的搜索探测。超级“天眼”500米口径的巨大反射镜面可探测到非常微弱的电磁波信号,发现外星文明的可能性将大幅度提高。

撰文|崔金泰

作者:崔金泰,科普作家。曾两次获得“成绩突出的国防科普作家”称号。

本文刊登在《今日科苑》杂志2017年2月刊科技随笔栏目。

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