Китай построил крупнейший в мире радиотелескоп FAST. Телескоп FAST: первые открытия Самый большой телескоп в китае на карте
— О крупнейшем радиотелескопе, который вчера запустили в Китае, накануне говорил весь мир. Как вы оцениваете важность этого события?
— Наверное, правильнее назвать это официальным завершением строительства телескопа. Можно назвать это открытием, но нужно понимать, что для всех без исключения инструментов подобного класса в мире требуются годы, чтобы ввести их в полноценную эксплуатацию.
Годы с того момента, как объявляется о завершении их строительства.
Это связано с тем, что подобные телескопы технологически крайне сложны. И чтобы достичь тех параметров, которые были заложены в проект, требуется очень много работы.
— В чем особенность схемы телескопа?
— Телескоп FAST — это 500-метровое зеркало, положенное внутрь природной впадины, которую немножко подрихтовали. Его геометрическая форма — сфера. Наводиться на разные объекты на небе он может с большим трудом просто потому, что разные объекты в разное время на небе находятся в разных местах. Телескоп аналогичен 300-метровому радиотелескопу в Аресибо, который тоже находится в природной впадине. Иногда, кстати, говорят, что Аресибо построен в жерле вулкана, на самом деле — в карстовой воронке. Аресибо наводится на объекты в достаточно ограниченном интервале углов путем движения вторичного зеркала на трех тросах.
Наши китайские коллеги внесли принципиальные изменения в эту схему, благодаря чему у FAST будут значительно более широкие возможности по наведению на небесный объект и слежению за ним.
Фактически FAST будет видеть намного больший участок неба, если грубо — около 2/3 всего неба.
Каким образом? У FAST будет фактически активная поверхность. 4,5 тыс. панелей, из которых он выложен, пока не умеют двигаться. Поэтому первые наблюдения будут проводиться, пока телескоп представляет собой сферу, в зените или недалеко от зенита. Но уже через год-два китайские коллеги должны научиться делать эту сферу активной. То есть каждая панель в режиме реального времени сможет подстраиваться под параболоид вращения, направленный в ту точку неба, из которой мы хотим поймать излучение. В результате он не будет терять эффективную площадь, как теряет Аресибо, он сможет наводиться на более широкий диапазон источников и следить за ними дольше. Это серьезнейший скачок вперед относительно Аресибо не только за счет увеличения площади, но и за счет введения активной поверхности.
— В чем этот телескоп будет самым-самым?
— Он будет самым чувствительным. Пока. Поскольку если просуммировать собирающую поверхность, то она у него самая большая. Он будет самым чувствительным только на тех длинах волн, на которых будет работать. Очевидно, что на коротких длинах волн он уже не сможет конкурировать с такими телескопами, как антенна в Эффельсберге, Green Bank Telescope, ALMA и другие.
— Каковы заявленные и реальные цели радиотелескопа?
— Во-первых, это радиопульсары. Потому что пульсары имеют падающий спектр: чем короче длина волны, тем слабее сигнал. Поэтому любой телескоп, работающий на длинных волнах, очень подходит для пульсаров, FAST для изучения пульсаров будет шикарен.
Пульсары интересны сами по себе, не будем забывать, что это самые точные в мире часы, и о том, что на сегодня это самый клевый способ проверки предсказаний, вытекающих из общей теории относительности.
Кроме того, на основе пульсаров предлагается построить схему, которая ловит гравитационные волны. И эта схема не заменит собой наземный гравитационный интерферометр LIGO просто потому, что они ориентированы на исследования гравволн разной частоты. Множество пульсаров на небе фактически можно использовать как реперные точки, и мы можем исследовать, как дрожит Земля относительно них. Ведь Земля — это тот самый кирпич, который дрожит при изменении пространства-времени.
Второй задачей станет исследование темной материи.
Одна из причин, по которой мы знаем, что она существует, — это кривые вращения нейтрального водорода в дисках галактик. Если мы хотим получить статистику, богатый материал по большому числу галактик, очевидно, нам нужен чувствительный телескоп, и FAST будет этим заниматься.
Раз это самый чувствительный в мире телескоп на волне 18 см, то он сможет это делать для большего числа галактик, находящихся дальше.
Несомненно, важной задачей станет изучение так называемых сверхбыстрых радиовсплесков (FRB). Многие из них достаточно слабые, некоторые как раз открыты с помощью Аресибо. Проблема таких телескопов в том, что участок неба, который они могут наблюдать в определенный момент времени, мал. Но эта проблема решаема. Нужно построить многолучевую систему с несколькими приемниками излучения, которая чем-то напоминает ПЗС-матрицы в оптике. Если китайцы сделают это, они смогут серьезно заниматься FRB. А это круто, поскольку быстрые радиовсплески детектируются строго на тех волнах, на которых будет работать FAST.
До сих пор непонятно, что это такое, есть целый зоопарк быстрых радиовсплесков, и этот телескоп сможет их гораздо лучше изучать, набирать их статистику.
— Главное — не открывать невыключенные микроволновки. FRB в Австралии ошибочно фиксировали тогда, когда рядом с радиотелескопом сотрудники открывали дверцу печи без ее выключения. Они не дожидались, когда печь закончит работу.
— Весь мир кричит о том, что телескоп будет искать жизнь во Вселенной. Даже вышла с заголовком «Китай ищет научной славы и пришельцев». Это такой популизм, направленный на привлечение внимания?
— Очевидно, это пишется, так как это несравненно проще объяснить, чем те научные задачи, которые стоят перед телескопом. Просто журналисты не напрягаются, чтобы потратить время и силы и это объяснить.
И их можно понять: им нужно, чтобы их читали, а большинство людей в мире больше минуты на прочтение этой новости не потратит.
А таким количеством знаков ни про что, кроме «зеленых человечков», вы не напишете. В то же время ничего постыдного в поиске внеземного разума нет, это нормальная задача, одна из многих, которые телескоп будет решать. Я был в Китае, когда строители FAST делали доклад о научных задачах, которые будут решаться. Обсуждение было профессиональным, не было никакого популизма. Это очень серьезный проект, и главное в нем даже не наука, а технологии, которые никто другой раньше не придумал.
Что касается доступа к телескопу, очевидно, он не будет закрыт для всего мира. Вокруг него еще пару лет назад организованы международные рабочие группы для проработки перспектив по разным научным задачам. Он будет доступен для ученых со всего мира, так же как сегодня любой другой крупный радиотелескоп.
— В свете этого будет ли телескоп задействован в таких международных проектах, как «Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой» (РСДБ), ваш «Радиоастрон» и другие?
— Без сомнения, будет. Мы очень надеемся, что он будет использован в программе «Радиоастрона». Я надеюсь, что наши китайские коллеги введут интерферометрическую моду, то есть возможность участвовать в программах РСДБ, раньше, чем «Радиоастрон» прекратит свою деятельность. На сегодняшний день ситуация у «Радиоастрона» очень неплохая, продлил финансирование наблюдений до конца 2018 года.
Если FAST до этого времени введет моду интерферометрии, мы обязательно поработаем вместе.
На сегодняшний день в этой моде мы работаем со всеми китайскими радиотелескопами. Это 25-метровое зеркало в Урумчи, 25-метровое зеркало под Шанхаем и 65-метровое зеркало тоже под Шанхаем.
— Какое место Китай занимает сегодня в мировой радиоастрономии и какое будет занимать с введением нового телескопа?
— Нашим китайским коллегам-радиоастрономам еще есть куда расти. Это хорошо видно, и наши китайские коллеги сами признают, что у них все еще есть нехватка высокопрофессиональных кадров в радиоастрономии. И в этом смысле FAST — это один из способов, с помощью которого эту нехватку кадров они смогут восполнить, проводя активную тренировку на двух, а скоро уже и на трех новых радиотелескопах.
Первый — это введенное год назад в строй 65-метровое полноповоротное зеркало с активной поверхностью под Шанхаем, второй — это FAST, и будет третий
— Китай начинает строительство рекордного по размерам 110-метрового полноповоротного телескопа в Урумчи.
У них будет три высококлассных телескопа, на которых они смогут ковать свои кадры. Те вещи, которые их промышленность может изготовить самостоятельно, они делают сами. А то, что сделать не могут, они покупают. Например, приемники для радиотелескопов и электронику, которая за ними стоит, они покупают в США в Национальной радиоастрономической обсерватории.
Что касается будущего мировой радиоастрономии, то она движется в сторону антенной решетки площадью 1 кв. км SKA (Square Kilometre Array). Первая фаза SKA будет построена в Австралии и ЮАР, и это будет сравнимо с FAST. Но вторая фаза SKA, которая будет основана на большом количестве малых телескопов, будет несравнимо чувствительнее, чем FAST.
— С введением этих мощностей радиоастрономия получит количественный или качественный скачок?
— Несомненно, качественный. Потому что, если вас интересуют не только новые технологии, но и возможность убедиться в том, что новый телескоп даст качественно новые научные результаты, есть неписаное правило,
что для этого вам нужно построить телескоп, который на порядок лучше по одному из ключевых параметров.
Один из таких параметров — чувствительность, или собирающая поверхность. «Радиоастрон» пошел по пути улучшения углового разрешения, увеличив его в десять раз и больше, и у нас пошли результаты, которые до нас никто не мог и предсказать. Так же и у FAST — громадная собирающая площадь перейдет в качество и даст интересные результаты.
В воскресенье, 25 сентября 2016 года, в присутствии сотен ученых-астрономов, энтузиастов и просто зрителей, в карстовой долине в провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая состоялась официальная церемония запуска нового радиотелескопа Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST).
Радиотелескоп FAST
Этот радиотелескоп, который является самым большим радиотелескопом на сегодняшний день, будет использоваться для исследований процессов, позволяющих раскрыть загадки происхождения Вселенной, для поисков искусственных радиосигналов внеземного происхождения и для многого другого.
Первые работы в рамках проекта FAST начались в 2011 году, спустя 17 лет после того, как этот проект был представлен на рассмотрение китайскому правительству группой ученых-астрономов. Телескоп находится высоко в горах в провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая, диаметр телескопа составляет 500 метров, а периметр конструкции равняется 1,6 километра. Сумма затрат на строительство этой огромной структуры, состоящей из 11-метровых 4450 сегментов-отражателей и равной по площади 30 футбольных полей, составила порядка $180 млн (1,2 миллиарда юаней).
Он превзойдет крупнейший на данный момент телескоп в Пуэрто-Рико, диаметр которого составляет 300 метров.
«Это будет чрезвычайно хороший телескоп для изучения некоторых сфер астрономии, особенно для изучения пульсаров и размещения галактик во вселенной. Новый телескоп позволит внести значительный вклад в понимание структуры и историю вселенной», — заявил по этому поводу профессор астрономии в Корнелльском университете (США) Дональд Кэмпбелл.
Строительство радиотелескопа было завершено еще в июле, к этому моменту его основные системы уже прошли через многоэтапную программу тестирования.
«Благодаря антенне больших размеров и большей гибкости системы в целом, телескоп FAST будет в состоянии покрыть в два раза большую область неба, чем аналогичный телескоп обсерватории Аресибо. При этом, чувствительность нового телескопа будет выше в три-пять раза в зависимости от диапазона принимаемых радиосигналов», — рассказывает Ли Ди, руководитель работ со стороны китайской Академии Наук.
По словам Листера Стэвели-Смита, астронома из Западно-Австралийского университета, высокая чувствительность и разрешающая способность телескопа FAST позволит всесторонне исследовать тысячи галактик, находящихся далеко за пределами Млечного Пути.
Центральное телевидение Китая ранее сообщало, что FAST будет соединен с одним из самых быстрых компьютеров в мире Sky Eye 1 для проведения астрономических расчетов с целью поиска жизни на других планетах и изучения темной материи. С помощью FAST астрономы намерены наблюдать за космическими объектами, удаленными от Земли на расстояние до 11 миллиардов световых лет.
Крупнейший в мире радиотелескоп FAST
Ранее власти Китая переселили 9 тысяч человек, живших в радиусе пяти километров от радиотелескопа.
Для них были построены 600 домов в двух новых поселениях, которые находятся примерно в десяти километрах от их прежнего места жительства. На строительство нового жилья власти потратили около 269 миллионов долларов.
Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram , чтобы быть в курсе самых интересных событий.
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
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.
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.
