Най-често, когато става въпрос за категорията „най-добри“, тя принадлежи или на арабите, или на китайците и доста често те вземат палмата един от друг. Каквото и да е създадено в света, едно от тези момчета винаги ще го направи по-голямо, по-скъпо, по-високо, по-футуристично и като цяло по-мащабно. Неотдавна китайците успяха да станат един от първите три собственици на най-големите радиотелескопи в света, където телескопът FAST със своя размер зае второ място.
В списъка на най-големите радиотелескопи телескопът FAST отстъпва по размер на руския RATAN-600, който се намира в Карачаево-Черкезия, недалеч от село Зеленчукская, на надморска височина 970 метра, с обща площ от 12 хиляди m² и диаметър 576 метра. Типът антена RATAN-600 обаче има пръстеновидна форма, а телескопът FAST има фиксирана сферична форма и по този тип е най-големият в света, с най-голямата събирателна площ, изпреварвайки американския Arecibo, в Пуерто Рико.
Телескопът FAST означава „Сферичен телескоп с апертура от петстотин метра“, което означава „Радиотелескоп с апертура от петстотин метра“ китайците наричат тази техника Tianyang, което означава „Окото на небето“. Радиотелескопът е построен в провинция Гуейджоу, югозападен Китай. За да се намалят разходите за строителство, телескопът FAST е направен в класификацията „Земни чаши“, тоест естественият терен на района е използван като основа на рефлектора.
Най-подходящ за изграждането на огледало за радиотелескоп беше карстовият басейн Daodang в автономния регион Qiannan Bui Miao с диаметър 800 метра. Над повърхността на басейна е направен ръб, върху който е поставена мрежа от стоманени кабели, покрити с перфорирани триъгълни алуминиеви панели, чийто брой е 4450 единици. Така телескопът FAST получи общ физически диаметър от 500 метра, от които ефективният диаметър е 300 метра. Събирателната площ на радиотелескопа беше около 190 хиляди m².
За да фокусира радиовълните, телескопът FAST беше оборудван с приемник, окачен над огледало с фокусно разстояние 140 метра. За да разберете мащаба, в пространството от рефлектора до приемника може да се постави 45-етажна сграда! Кабината на приемника може да се движи чрез кабели и сервомеханизми, които се регулират вторично от роботи за по-точно приемане. Цялата система от кабели и сервомеханизми е прикрепена към шест високи опорни кули. Телескопът FAST има и система, която позволява фокусиране във всяка точка на пространството в рамките на отклонение от ± 40 ° от зенита.
Що се отнася до историята на проекта, идеята за изграждане на телескопа FAST беше представена за първи път през 1994 г., но беше одобрена едва през юли 2007 г. от Националната комисия за развитие и реформи. Първо бяха презаселени села и жители, живеещи в радиус от 5 километра от проекта. В края на 2008 г. е извършено първото полагане на основи. Строителството на самата конструкция започна през март 2011 г., като продължи 5 години до юли 2016 г. Телескопът FAST струва на Китай 180 милиона долара.
— Целият свят говореше за най-големия радиотелескоп, който беше изстрелян вчера в Китай. Как оценявате важността на това събитие?
— Вероятно би било по-правилно това да се нарече официално завършване на конструкцията на телескопа. Можете да наречете това откритие, но трябва да разберете, че за всички инструменти от този клас в света, без изключение, са необходими години, за да ги пуснат в пълна експлоатация.
Години от завършването на строителството им е обявено.
Това се дължи на факта, че такива телескопи са технологично изключително сложни. А за да се постигнат параметрите, които бяха заложени в проекта, трябва много работа.
— Какво е особеното в дизайна на телескопа?
— Телескопът FAST е 500-метрово огледало, поставено в естествена депресия, която е леко изправена. Геометричната му форма е сфера. Той може да бъде насочен към различни обекти в небето много трудно, просто защото различни обекти са на различни места в небето по различно време. Телескопът е подобен на 300-метровия радиотелескоп Arecibo, който също се намира в естествена падина. Понякога, между другото, казват, че Аресибо е построен в устието на вулкан, всъщност в карстова дупка. Arecibo се насочва към обекти в доста ограничен диапазон от ъгли чрез преместване на вторичното огледало на три кабела.
Нашите китайски колеги направиха фундаментални промени в тази схема, благодарение на които FAST ще има значително по-големи възможности за насочване и проследяване на небесен обект.
Всъщност FAST ще види много по-голяма площ от небето, приблизително около 2/3 от цялото небе.
как? FAST всъщност ще има активна повърхност. 4,5 хиляди панела, от които е направен, още не могат да мръднат. Следователно първите наблюдения ще бъдат направени, докато телескопът е сфера, в или близо до зенита. Но до година-две нашите китайски колеги трябва да се научат да активизират тази област. Тоест всеки панел в реално време ще може да се адаптира към параболоид на въртене, насочен към точката в небето, от която искаме да хванем радиация. В резултат на това той няма да загуби своята ефективна зона, както прави Arecibo, и ще може да се насочва към по-широк кръг от източници и да ги проследява по-дълго. Това е голям скок напред в сравнение с Arecibo, не само поради увеличаване на площта, но и поради въвеждането на активна повърхност.
— В какво този телескоп ще бъде най-добър?
– Той ще е най-чувствителният. Чао. Защото, ако сумирате събирателната повърхност, тя е най-голямата. Той ще бъде най-чувствителен само при дължините на вълните, при които работи. Очевидно при къси дължини на вълните той вече няма да може да се конкурира с телескопи като Effelsberg antenna, Green Bank Telescope, ALMA и други.
— Какви са заявените и реалните цели на радиотелескопа?
— Първо, това са радиопулсари. Тъй като пулсарите имат падащ спектър: колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-слаб е сигналът. Следователно всеки телескоп, който работи на дълги дължини на вълните, е много подходящ за пулсари, FAST за изучаване на пулсари ще бъде страхотен.
Пулсарите са интересни сами по себе си, нека не забравяме, че те са най-точните часовници в света и че днес те са най-готиният начин за тестване на прогнози, произтичащи от общата теория на относителността.
Освен това, на базата на пулсари, се предлага да се изгради верига, която улавя гравитационни вълни. И тази схема няма да замени наземния гравитационен интерферометър LIGO просто защото те са фокусирани върху изучаването на гравитационни вълни с различни честоти. Многото пулсари в небето всъщност могат да се използват като отправни точки и можем да изследваме как Земята се тресе спрямо тях. В края на краищата Земята е същата тухла, която трепери, когато пространство-времето се промени.
Втората задача ще бъде изследването на тъмната материя.
Една от причините да знаем, че съществува е поради кривите на въртене на неутралния водород в дисковете на галактиките. Ако искаме да получим статистика, богат материал за голям брой галактики, очевидно се нуждаем от чувствителен телескоп и FAST ще направи това.
Тъй като това е най-чувствителният телескоп в света при дължина на вълната от 18 cm, той ще може да направи това за повече галактики, разположени по-далеч.
Несъмнено важна задача ще бъде изследването на така наречените свръхбързи радиоизбухвания (FRB). Много от тях са доста слаби, някои просто са отворени с помощта на Arecibo. Проблемът с такива телескопи е, че площта на небето, която те могат да наблюдават във всеки един момент, е малка. Но този проблем може да бъде решен. Необходимо е да се изгради многолъчева система с няколко приемника на излъчване, което донякъде напомня на CCD матриците в оптиката. Ако китайците направят това, те могат да се заемат сериозно с FRB. И това е страхотно, тъй като бързите радиоизбухвания се откриват точно на тези вълни, на които FAST ще работи.
Все още не е ясно какви са те, има цяла зоологическа градина от бързи радиоизбухвания и този телескоп ще може да ги изучава много по-добре и да събира статистиката им.
— Основното е да не отваряте микровълнови печки, които не са изключени. FRB в Австралия бяха записани погрешно, когато служители в близост до радиотелескоп отвориха вратата на фурната, без да я изключат. Не изчакаха пещта да свърши работа.
— Целият свят крещи, че телескопът ще търси живот във Вселената. Дори Ню Йорк Таймс излезе със заглавие „Китай търси научна слава и извънземни“. Това някакъв популизъм ли е с цел привличане на внимание?
— Очевидно това се пише, защото е несравнимо по-лесно за обяснение от научните задачи, които стоят пред телескопа. Просто журналистите не си правят труда да отделят време и усилия да го обясняват.
И те могат да бъдат разбрани: те трябва да бъдат прочетени и повечето хора по света няма да прекарат повече от минута в четене на тези новини.
И с толкова много герои няма да можете да пишете за нищо друго освен за „малки зелени човечета“. В същото време няма нищо срамно в търсенето на извънземен разум, това е нормална задача, една от многото, които телескопът ще реши. Бях в Китай, когато строителите на FAST изнесоха доклад за научните проблеми, които ще бъдат разрешени. Дискусията беше професионална, нямаше популизъм. Това е много сериозен проект и основното в него дори не е науката, а технологиите, които никой друг не е измислял досега.
Що се отнася до достъпа до телескопа, очевидно той няма да бъде затворен за целия свят. Преди няколко години около него бяха организирани международни работни групи за проучване на перспективите за различни научни задачи. Той ще бъде достъпен за учени от цял свят, както всеки друг голям радиотелескоп днес.
— В светлината на това телескопът ще участва ли в международни проекти като „Много дълга базова радиоинтерферометрия“ (VLBI), вашият „Радиоастрон“ и други?
- Без съмнение ще бъде. Много се надяваме, че ще бъде използван в програмата Radioastron. Надявам се, че нашите китайски колеги ще въведат интерферометричен режим, тоест възможност за участие в VLBI програми, преди Радиоастрон да прекрати дейността си. Днес ситуацията в Радиоастрон е много добра; Роскосмос удължи финансирането на наблюденията до края на 2018 г.
Ако FAST въведе интерферометрията преди това време, определено ще работим заедно.
Днес в този мод работим с всички китайски радиотелескопи. Това е 25-метрово огледало в Урумчи, 25-метрово огледало близо до Шанхай и 65-метрово огледало също близо до Шанхай.
— Какво място заема днес Китай в световната радиоастрономия и какво ще заеме с въвеждането на новия телескоп?
— Нашите китайски колеги радиоастрономи все още имат какво да растат. Това се вижда ясно и самите наши китайски колеги признават, че все още имат недостиг на висококвалифицирани кадри в радиоастрономията. И в този смисъл FAST е един от начините, по които могат да запълнят този недостиг на кадри, като провеждат активно обучение на два, а скоро и на три нови радиотелескопа.
Първият е 65-метрово пълновъртящо се огледало с активна повърхност близо до Шанхай, пуснат в експлоатация преди година, вторият е FAST, а ще има и трети
— Китай започва изграждането на рекорден 110-метров напълно въртящ се телескоп в Урумчи.
Те ще разполагат с три телескопа от висок клас, на които ще могат да коват своите рамки. Тези неща, които тяхната индустрия може да произведе сама, те правят сами. И това, което не могат, го купуват. Например, те купуват приемници за радиотелескопи и електрониката зад тях в САЩ от Националната радиоастрономическа обсерватория.
Що се отнася до бъдещето на глобалната радиоастрономия, то се движи към антенна решетка от 1 квадратен метър. km SKA (квадратен километър масив). Първата фаза на SKA ще бъде построена в Австралия и Южна Африка и ще бъде сравнима с FAST. Но втората фаза на SKA, която ще се основава на голям брой малки телескопи, ще бъде несравнимо по-чувствителна от FAST.
— С въвеждането на тези мощности радиоастрономията ще получи ли количествен или качествен скок?
- Несъмнено високо качество. Защото, ако се интересувате не само от новите технологии, но и от възможността да се уверите, че нов телескоп ще даде качествено нови научни резултати, има едно неписано правило:
че за да направите това, трябва да построите телескоп, който е с порядък по-добър в един от ключовите параметри.
Един от тези параметри е чувствителността или събирателната повърхност. Radioastron пое по пътя на подобряване на ъгловата разделителна способност, увеличавайки я десет пъти или повече, и получихме резултати, които никой не можеше да предвиди преди нас. Същото е и с FAST - огромната събирателна площ ще се превърне в качество и ще даде интересни резултати.
Радиотелескопът FAST е сферичен радиотелескоп с петстотин метра апертура, което е буквалният превод от английската фраза: „Five stotina meter Aperture Spherical Telescope“, съкратено „FAST“. Неофициалното китайско име за телескопа, разположен в провинция Гуейджоу, е Небесното око (天眼). В допълнение към обещаващите научни изследвания, този научен проект трябва да демонстрира амбициите на Китай в изследването на космоса.
Изграждането на този телескоп приключи през юли 2016 г. и изисква пет години и 180 милиона долара. След завършване на строителството обсерваторията FAST получи почетното звание радиотелескоп със запълнена апертура с най-голям диаметър, а именно 500 метра. Така FAST надмина друг гигантски радиотелескоп, който остана най-големият в продължение на 53 години, с диаметър на апертурата 304,8 метра.
Що се отнася до най-големите радиотелескопи с незапълнена апертура, тази ниша все още е заета от руския РАТАН-600 (576 м).
Дизайн
Дизайнът на телескопа FAST в много отношения е подобен на обсерваторията Аресибо. Апертурата му се състои от 4450 перфорирани триъгълни алуминиеви плочи със страна 11 метра. Тези плочи са подредени в геодезичен купол върху окачени стоманени кабели, образуващи решетка. Целият отвор е разположен в естествена депресия - карстова фуния. Трябва да се отбележи, че самата депресия се формира в планините, на надморска височина от около 1 км, което също има положителен ефект върху качеството на наблюденията, извършвани от FAST в бъдеще.
За разлика от статичната апертура на обсерваторията Arecibo, всеки панел на радиотелескопа FAST може да променя позицията си с помощта на хидравлични задвижващи механизми, които движат решетка от връзки.
Над блюдовидния рефлектор има подвижна кабина, която се придвижва от кабелни роботи. Приемните антени, разположени в центъра на „чинията“, също са подвижни, тъй като са монтирани на подвижна платформа (Hugh-Stewart).
Характеристики
Според информация, получена от китайски медии, телескопът FAST има два пъти по-голяма чувствителност от радиотелескопа Arecibo, както и повече от пет пъти по-висока скорост на сканиране на небето.
Честотният диапазон, който радиотелескопът покрива е от 70 MHz – 3 GHz. Радиотелескопът FAST може да се фокусира в посока, която заедно със зенита образува ъгъл от поне 40°.
Въпреки че FAST се нарича сферичен радиотелескоп с 500-метрова апертура, той очевидно не е сферичен по форма, а ефективният диаметър на неговия рефлектор (радиус на кривина) е 300 метра. И докато Arecibo може да използва пълноценно своята 305-метрова апертура при наблюдение в зенита, той често наблюдава обекти под ъгъл, където ефективната апертура е само 221 метра. Тъй като рефлекторът на радиотелескопа FAST е много по-дълбок от този на Arecibo, той разширява зрителното поле за наблюдения.
Въпреки превъзходното представяне на FAST, Arecibo остава лидер в някои видове изследвания. Например изучаване на земната йоносфера, изучаване на вътрешните планети на Слънчевата система, както и извършване на прецизни измервания на орбитите на астероидите в близост до Земята. Подобни изследвания са налични в обсерваторията Arecibo поради наличието на предаватели и друго специално оборудване, които не са налични на радиотелескопа FAST. Освен това последният се намира на 7,5° северно от обсерваторията Аресибо. При такова по-близко разположение на обсерваторията до екватора в нейното зрително поле попадат малко повече космически тела, отколкото в зрителното поле на FAST.
Последици за науката и обществеността
Научната общност възнамерява да използва радиотелескопа FAST за търсене, улавяне на радиоизлъчване от, както и за откриване на извънземни сигнали с изкуствен произход.
През първите няколко години този телескоп е достъпен само за китайски учени и специалисти, след което ще бъде отворен за международната научна общност.
Въпреки факта, че за да предотвратят радиосмущения в радиус от пет километра, властите презаселиха повече от 9 хиляди жители с последващо изплащане на компенсации, в близост до обсерваторията бяха построени различни туристически съоръжения, които ще позволят на заинтересованите страни да посещават екскурзии до най-големият радиотелескоп в света. Например обсерваторията Аресибо се посещава годишно от около 200 учени и 90 хиляди туристи от цял свят.
Телескоп FAST
500-метровият радиотелескоп FAST, най-големият в света телескоп с пълна апертура, беше пуснат в експлоатация в Китай. По диаметъра си той отстъпва само на РАТАН-600, намиращ се в Карачаево-Черкезия, който обаче няма запълнена апертура. Най-близкият аналог на FAST е 300-метровият радиотелескоп в обсерваторията Аресибо. Това съобщава агенция Синхуа.
Размерите на телескопа определят неговите експлоатационни характеристики - чувствителност, разделителна способност и др. Колкото по-голям е радиотелескопът, толкова по-малки или по-отдалечени обекти може да открие. По разделителна способност абсолютен рекордьор е RadioAstron. Това е система за наблюдение на космически обекти с помощта на ултра-дълга базова интерферометрия, състояща се от космическия радиотелескоп Spektr-R и различни наземни радиотелескопи. Заедно те образуват инструмент, еквивалентен на радиотелескоп с диаметър около сто хиляди километра.
Такива системи обаче имат ниска чувствителност поради малката си ефективна площ. Общата чувствителност се определя като средно геометрична стойност на чувствителността на 10-метровия Spektr-R и наземния радиотелескоп, работещ в тандем с него. Следователно такива наблюдения изискват наземни инструменти с висока чувствителност. В допълнение, новите радиотелескопи разширяват инструментите, достъпни за астрономите по света.
Новият радиотелескоп се намира в провинция Гуейджоу и има площ от около 30 футболни игрища. Въпреки 500-метровия диаметър, за наблюденията ще се използват рефлекторни фрагменти с диаметър около 300 метра - това е ефективният диаметър на телескопа. По този показател FAST е само малко по-добър от обсерваторията Arecibo (221 метра). 500-метровият рефлектор ще позволи на телескопа да има много по-голямо зрително поле.
След пускането в експлоатация първите тестови наблюдения вече бяха извършени на телескопа. Според Qian Lei, изследовател от Националната астрономическа лаборатория (Китай), телескопът успешно е засякъл сигнал от един от пулсарите, разположен на 1351 светлинни години от Земята.
Задачите на FAST ще включват проследяване на пулсари, изучаване на междузвезден газ, търсене на сложни молекули и анализиране на обекти от ерата на рейонизацията. Учените очакват радиотелескопът да удвои броя на известните на науката пулсари. Това може да помогне при търсенето на сигнали от гравитационни вълни в "бъгове" на пулсарно излъчване (такива наблюдения, например, от консорциума NANOGrav). Представители на проекта RadioAstron по-рано заявиха, че FAST ще може да работи в тандем със Spektr-R. Радиотелескопът ще бъде настроен през първите две-три години след пускането му в експлоатация, след което ще стане достъпен за международната общност.
Интересното е, че за изграждането на телескопа китайските власти трябваше да преселят около 9000 местни жители извън петкилометровата зона около телескопа. Строителството е извършено през юли 2016 г. До телескопа има наблюдателна площадка, до която ще бъде организиран достъп за туристически групи - до две хиляди души на ден. Цената на билет за него ще бъде около 3,5 хиляди рубли по отношение на руски пари.
Владимир Королев
Китайски половин километър телескоп 27 юли 2015 г
Да, вече го обсъдихме подробно. Диаметърът на плочата е 304,8 метра. Но китайците нямаше да са китайци, ако не се опитаха да построят нещо повече... много повече!
В южната част на Китай, в провинция Гуейджоу, започна строителството на ново чудо на инженерството - „Сферичният радиотелескоп с 500-метрова апертура“.
Снимка 2. 
Подобно на района около Аресибо, китайската провинция Гуейджоу има много карстови депресии, образувани от вода, която е ерозирала варовика през годините. След изучаване на данни от сателитни и въздушни снимки, Рендонг Нан и неговите колеги от Националната астрономическа обсерватория на Китайската народна република успяха да намерят кратер с диаметър около 800 метра, който е заобиколен от планини и се намира достатъчно далеч от радиочестотите намеса.
Районът обаче не беше напълно пуст. В самото дъно на тази падина имаше село, което се състоеше от голямо семейство от около 80 души. Всеки ден хората трябваше да се издигат на повърхността: възрастните пасяха добитък, а децата бързаха на училище. Както каза астрономът Ди Ли, хората всъщност трябваше да изкачват планината всеки ден и след това да се връщат обратно. Естествено, всички жители на това село бяха преселени в най-близкия град.
Снимка 3. 
Строителството трябва да приключи през септември 2016 г. За да направите това, е необходимо да извлечете няколко милиона кубични метра почва, за да придадете на фунията сферична форма.
Снимка 4. 
Въпреки факта, че дизайнерите са били вдъхновени от примера на Arecibo, технологията не стои неподвижна и FAST ще има редица фундаментални разлики. Например, антената Arecibo е направена с фиксирана сферична кривина, така че входящите радиовълни се фокусират над „антената“ в линия, а висящите вторични и третични огледала насочват радиовълните към точка, където те могат да бъдат обработени с помощта на инструменти. Това води до само 211 метра от 305-метрова антена, която може да се използва наведнъж.
Снимка 5. 
500-метровата антена FAST, състояща се от 4400 алуминиеви панела с триъгълна форма, ще фокусира независимо сигнала, без окачени огледала. За да направите това, някои панели са направени подвижни, така че да могат да образуват параболично огледало с диаметър 300 навсякъде върху 500-метровата повърхност на антената. Това ще ни позволи да изучаваме по-широка част от небето. Благодарение на това FAST може едновременно да изучава 19 области от небето, докато Arecibo може да покрива само 7 области от небето наведнъж.
Снимка 6. 
„Радиотелескопът е като силно чувствително ухо, което слуша белия шум на космическия фон и търси значими радиосигнали в него“, каза Нан Рендонг, изследователски директор на проекта FAST, който се ръководи от Националната астрономическа обсерватория на Китайската академия на науките (Китайската академия на науките), „Този процес е като да се опитвате да чуете звуците на цикади, които цвърчат на фона на бушуваща гръмотевична буря. Но големият размер на антената и висококачествената електроника ще ни позволят да получаваме и най-слабите сигнали, позволявайки на астрономите и учените от SETI да копаят по-нататък и по-дълбоко в историята на нашата Вселена."
„Имайки радиотелескоп с такава висока чувствителност, ще можем да получаваме много слаби сигнали от източници, разположени много далеч в дълбините на космоса“, казва Ву Сянпин, генерален директор на Китайското астрономическо общество, „Всичко това ще позволи“ Трябва да се опитаме да търсим интелигентен живот далеч отвъд границите на нашата галактика и да изследваме мистериите на произхода на Вселената.
Снимка 7. 