2024年3月8日星期五

位於貴州的中國天眼,每天要花40萬,它都發現過什麼?

前言。

坐落於貴州平壩的、由中國自行研發的「500公尺口徑球面射電望遠鏡」始終被稱為中國天眼

它不僅是中國望遠鏡產業的重要一員,也是全球望遠鏡中最大的一員。


自從它在2016年完工後,就一直以它的龐大尺寸、異常昂貴的維護價格和出色的觀測效果而備受人們關注,所以它到底發現了什麼,才導致其在全世界範圍內如此有名呢?

一、天眼是怎麼來的。

早在2007年,為了加速中國大科學裝置的建設,中國國家發改委就公佈了大科學基礎設施項目,其中就包括了世界上最大射電望遠鏡的目標。


2011年,歐洲南方天文台的望遠鏡建造達到了尾聲,而中國自己天文科研的能力還很菜色。

所以,在同一時期,中國高等教育部也確定了「大學生參與國家大科學裝置」計畫。


在這種氣氛下,浙江大學的研究團隊決定為中國建造一個更強勁的射電望遠鏡,以期能開啟中國天文學的新紀元。

但遺憾的是由於中國當時的科技經驗極為匱乏,他們要從零開始研發一款世界名望的望遠鏡幾乎是不可能的任務。

然而,這位「天才」團隊依然決定亦步亦趨,他們計劃先建造一款型號較小,性能較弱的試驗儀器,透過不斷的改進,來提升射電望遠鏡的觀測能力。

2011年,該團隊向國家專家提出了申請,同時也獲得了專門用於天文研究的全國範圍內的基金。

在這之後,相關部門派遣了一支包括重量級專家和浙江大學的教職員兼研究生的實驗團隊。

他們在三年內不惜一切的進行了大量的嘗試,在中期他們也入駐了中國科學院的北京天文台。

到了2015年,這個30公尺的試驗裝置已經被稱為中國最大的電波望遠鏡,且性能也已經達到了當時世界的最高水準。

雖然射電望遠鏡已經在中國媒體上佔據了一席之地,但這並不是團隊成員的初衷,他們的願景是建立一個500米的射電望遠鏡,但這要求整個射電望遠鏡的設計及部分需要重新製造。

這個計畫的宏大和技術含量自然是不能用你一點點我一點點來衡量的,在遭到大家的普遍反對後,最終只有一個大方向:啟動新的大型射電望遠鏡工程。

接下來的一段時間,被稱為FAST的望遠鏡項目,曾經苦心累積的3000份專利也都被中國天文學會接納。

中期階段,FAST工程不可避免地遇到了許多的技術難題,雖然中國天文學會已經知曉了這一點,但卻沒有任何一個國內專家可以提供有效的幫助。

有一天,中國天文學會的一位領導者看到了北京天文台的一期專報,他從中知曉了浙江最近的技術進展,並認為這些技術對FAST的未來發展非常有利。

於是當時的中國天文學會領導親自前往北京天文台,藉此機會希望能與團隊接觸,也意味著浙江天文學系的成員們接到了聲名在外的大好機會。

就在所有人都興奮不已時,領隊專家提出了一個條件:FAST工程必須由一位浙大天文學系的教授領軍。

毋庸置疑,這位新任領導就是團隊的負責人朱德熙教授,他也是中國著名天文學家和浙江大學的教授。

在中國天文學會與專家合作的短短十個月中,他們克服了諸多的技術難題,解決了許多難題,這使天文望遠鏡FAST的建造前所未有的迅速推進,於2016年9月22日,中科院國家天文台FAST工程已經正式完工。

開啟後,它將成為中國乃至全世界最大的一台單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。

它的誕生,將能直接影響射電天文學、天體物理等領域,並為人類對於宇宙本質和早期宇宙大爆炸等重大科學問題的研究提供有效的手段,這無疑是中國天文學乃至全人類天文學發展史上的一大重要事件。

天眼的開銷。

雖然「中國天眼」已經成為了中國乃至全世界範圍內最大的一台單口徑、最為靈敏的射電望遠鏡,且它的價值已經無法從技術和科學上衡量,但是事實上,它背後的維護費用卻是驚人的,光是每天就要40萬元的高昂價格。

為了確保這台望遠鏡的通暢運轉,世界上獨一無二的人們每天都要值班,早上六點開始,晚上十點結束,這些人都是經過系統化的專門培訓才能夠勝任的,他們將望遠鏡分為五個區域,每個區域兩人負責。

當有人收到故障警報的訊息時,望遠鏡也將立即停止運作,這個時候,科學家必須立即趕到現場,清零警報。

而且因為中國位於地震多髮帶,因此天眼的基地也常處於地震預警狀態,只有等到震級恢復到二級以下才能重新啟動天眼。

這些即使是現在,也無法完全做到自動化,也無法除去人工維護的存在。

雖然這會極大程度的增加了人力成本,但如果不採取這種方法,天眼的長期觀測計劃將無從談起。

另外一方面,由於在貴州平壩的海拔較高,氣候也較為寒冷,尤其是在河邊地段四周會經常出現大霧,這些天氣異常都會嚴重干擾天眼的工作,使得維護工作又增加了一層困難。

更可怕的是,天眼的工作要依託於電力設施,屬於浪費在這方面的必要開銷,每天不僅要耗費千度的電力,還要為所有的設備預留耐高頻的供電測試。

這些不可避免的電費和維護費用都成為了中國天眼的最大開銷。

要知道,在天眼還沒建好的時候,就已經有十億人民幣的費用被砸了進去。

維護費用,電力開銷,工資及科研項目的支出等,並沒有使中國天眼成為一個賠錢的巨無霸,相反,只有第一次和第二次開放試驗,天眼的收入就已經足夠覆蓋維護費用了。

這款自主研發的高科技產品向人類展示了「中國速度」和「中國製造」的魅力,而它的最終返回,卻是開啟了射電天文學的新紀元。

可以說,中國天眼的存在改變了人們對射電望遠鏡的認知,不再是單純的科學工作者所專用,而是一個博物館,在中國天眼建成後的第一年就接待了16萬遊客,這個數字正以每年25%的成長速度不斷攀升,因此,中國天眼絕對不是一個賠本的買賣。

筆者認為。

大家對中國天眼的了解並不是很多,其實它除了是世界上最大的宇宙探測射電望遠鏡外,還是中國天文學的一個重要成就。

藉由它,科學家在射電天文學上已經取得了一些人類歷史上前所未有的成就,至少有六個地方的中子星被發現,誇剋星等一些前人們從未見過的脈衝星也在天眼的幫助下被檢測出來。

同時,我們也注意到它是一個在貴州省平壩區的重大基礎設施,廣大的平民百姓可以從中獲得就業機會,在服務業方面也帶動了當地的經濟發展,為當地的觀光產業注入了強大的動力。

可以說,中國天眼不僅是重要的科研工具,而且它的建成對於貴州當地的就業、經濟和社會發展都有著巨大的意義。

當然,天眼今後的發展也離不開我們更多的關注和支持,它已經成為了國內外重要的天文研究基地,相信在不久的將來,中國天眼定會為世界天文科學事業的進步貢獻出更多的力量。



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