El radiotelescopio esférico de apertura de quinientos metros ( FAST ; chino :五 百米 口径 球面 射 电 望远镜), apodado Tianyan (天 眼, literalmente "Cielo / Ojo del cielo"), es un radiotelescopio ubicado en la depresión de Dawodang (大窝 凼 洼地), una cuenca natural en el condado de Pingtang , Guizhou , suroeste de China . [1] FAST tiene un plato de 500 m (1.600 pies) de diámetro construido en una depresión natural en el paisaje. Es el radiotelescopio de apertura llena más grande del mundo [2].y la segunda apertura más grande de un solo plato, después del RATAN-600 escasamente lleno en Rusia. [3] [4]
Nombres alternativos | Tianyan |
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Ubicación (es) | Jinke Village, Kedu, condado de Pingtang , Qiannan Buyei y prefectura autónoma de Miao , Guizhou , República Popular China |
Coordenadas | 25 ° 39′10 ″ N 106 ° 51′24 ″ E / 25.65289 ° N 106.85678 ° ECoordenadas : 25 ° 39′10 ″ N 106 ° 51′24 ″ E / 25.65289 ° N 106.85678 ° E |
Longitud de onda | 0,10 m (3,0 GHz) –4,3 m (70 MHz) |
Construido | Marzo de 2011 a 3 de julio de 2016 |
Primera luz | 3 de julio de 2016 |
Estilo telescopio | Radio telescopio |
Diámetro | 500 m (1.640 pies 5 pulgadas) |
Diámetro iluminado | 300 m (984 pies 3 pulgadas) |
Área de recolección | 196.000 m 2 (2.110.000 pies cuadrados) |
Área iluminada | 70,690 m 2 (760,900 pies cuadrados) |
Longitud focal | 140 m (459 pies 4 pulgadas) |
Sitio web | rápido |
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Tiene un diseño novedoso, utilizando una superficie activa compuesta por 4.500 paneles para formar una parábola de paneles metálicos en movimiento en tiempo real. [5] La cabina que contiene la antena de alimentación , suspendida de cables sobre el plato, puede moverse automáticamente mediante el uso de cabrestantes para dirigir el instrumento para recibir señales de diferentes direcciones. Observa en longitudes de onda de 10 cm a 4,3 m. [6] [7]
La construcción de FAST comenzó en 2011. Se observó la primera luz en septiembre de 2016. [8] Después de tres años de pruebas y puesta en servicio, [9] se declaró en pleno funcionamiento el 11 de enero de 2020. [10]
El telescopio hizo su primer descubrimiento, de dos nuevos púlsares , en agosto de 2017. [11] Los nuevos púlsares PSR J1859-01 y PSR J1931-02, también conocidos como FAST pulsar n. ° 1 y n. detectado el 22 y 25 de agosto de 2017; están a 16.000 y 4.100 años luz de distancia, respectivamente. El Observatorio Parkes en Australia confirmó de forma independiente los descubrimientos el 10 de septiembre de 2017. En septiembre de 2018, FAST había descubierto 44 nuevos púlsares. [12] [13] [14]
Historia
El telescopio se propuso por primera vez en 1994. El proyecto fue aprobado por la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma (NDRC) en julio de 2007. [15] Una aldea de 65 personas fue reubicada desde el valle para dejar espacio para el telescopio [16] y un 9.110 personas adicionales que vivían dentro de un radio de 5 km del telescopio fueron reubicadas para crear un área silenciosa de radio . [16] El gobierno chino gastó alrededor de $ 269 millones en fondos de alivio de la pobreza y préstamos bancarios para la reubicación de los residentes locales, mientras que la construcción del telescopio costó 180 millones de dólares . [17]
El 26 de diciembre de 2008, se llevó a cabo una ceremonia de colocación de cimientos en el sitio de construcción. [18] La construcción comenzó en marzo de 2011, [19] [20] y el último panel se instaló la mañana del 3 de julio de 2016. [16] [20] [21] [22]
Originalmente presupuestado en CN ¥ 700 millones, [3] : 49 [19] el costo final fue CN ¥ 1,2 mil millones ( US $ 180 millones ). [16] [23] Las dificultades significativas encontradas fueron la ubicación remota del sitio y el mal acceso por carretera, y la necesidad de agregar blindaje para suprimir la interferencia de radiofrecuencia (RFI) de los accionadores de los espejos primarios. [5] Aún existen problemas continuos con la tasa de falla de los actuadores de los espejos primarios. [5]
Las pruebas y la puesta en servicio comenzaron con la primera luz el 25 de septiembre de 2016. [24] Las primeras observaciones se están realizando sin el reflector primario activo, configurándolo en una forma fija y utilizando la rotación de la Tierra para escanear el cielo. [5] La ciencia temprana subsecuente tuvo lugar principalmente en frecuencias más bajas [25] mientras que la superficie activa se lleva a su precisión de diseño; [26] las longitudes de onda más largas son menos sensibles a los errores en la forma del reflector. Se necesitaron tres años para calibrar los diversos instrumentos para que pudieran estar en pleno funcionamiento. [24]
Los esfuerzos del gobierno local para desarrollar una industria turística alrededor del telescopio están causando cierta preocupación entre los astrónomos preocupados por los teléfonos móviles cercanos que actúan como fuentes de RFI. [27] Una proyección de 10 millones de turistas en 2017 obligará a los funcionarios a decidir sobre la misión científica frente a los beneficios económicos del turismo. [28]
La principal fuerza impulsora del proyecto [5] fue Nan Rendong , investigadora del Observatorio Astronómico Nacional de China , que forma parte de la Academia de Ciencias de China . Ocupó los cargos de científico jefe [22] e ingeniero jefe [5] del proyecto. Murió el 15 de septiembre de 2017 en Boston debido a un cáncer de pulmón. [29]
Descripción general
FAST tiene una superficie reflectante de 500 metros de diámetro ubicada en un sumidero natural en el paisaje rocoso kárstico ), enfocando ondas de radio en una antena receptora en una "cabina de alimentación" suspendida 140 m (460 pies) por encima de ella. El reflector está hecho de paneles de aluminio perforados sostenidos por una malla de cables de acero que cuelgan del borde.
La superficie de FAST está formada por 4450 [16] paneles triangulares, 11 m (36 pies) de lado, [30] en forma de cúpula geodésica . 2225 cabrestantes ubicados debajo [5] lo convierten en una superficie activa , tirando de las juntas entre los paneles, deformando el soporte del cable de acero flexible en una antena parabólica alineada con la dirección deseada del cielo. [31]
Sobre el reflector hay una cabina de alimentación ligera movida por un robot de cable que utiliza servomecanismos de cabrestante en seis torres de soporte. [20] : 13 Las antenas receptoras están montadas debajo de esto en una plataforma Stewart que proporciona un control de posición preciso y compensa las perturbaciones como el movimiento del viento. [20] : 13 Esto produce una precisión de puntería planificada de 8 segundos de arco . [6]
El ángulo cenital máximo es de 40 grados cuando la apertura efectiva iluminada se reduce a 200 m, mientras que es de 26,4 grados cuando la apertura efectiva iluminada es de 300 m sin pérdida. [32] [3] : 13
Aunque el diámetro del reflector es de 500 metros (1.600 pies), sólo se utiliza un círculo de 300 m de diámetro (mantenido en la forma parabólica correcta e "iluminado" por el receptor) en cualquier momento. [20] : 13 El telescopio puede apuntar a diferentes posiciones en el cielo iluminando una sección de 300 metros de la apertura de 500 metros.
Su rango de frecuencia de trabajo es de 70 MHz a 3.0 GHz , [33] con el límite superior establecido por la precisión con la que el primario puede aproximarse a una parábola. Podría mejorarse ligeramente, pero el tamaño de los segmentos triangulares limita la longitud de onda más corta que se puede recibir. El plan original es cubrir el rango de frecuencia con 9 receptores. Durante la fase de construcción, se propuso y construyó un receptor de banda ultraancha que cubría de 260 MHz a 1620 MHz ..., lo que produjo el primer descubrimiento de púlsar de FAST. [34] Por el momento, solo está instalado el conjunto de receptores FAST de banda L de 19 haces (FLAN [7] ) y funciona entre 1,05 GHz y 1,45 GHz.
El Sistema de Archivo de Próxima Generación (NGAS), desarrollado por el Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía (ICRAR) en Perth, Australia, y el Observatorio Europeo Austral almacenará y mantendrá la gran cantidad de datos que recopila. [35]
Una zona de 5 kilómetros cerca del telescopio prohíbe a los turistas el uso de teléfonos móviles y otros dispositivos emisores de radio [36].
Misión científica
El sitio web de FAST enumera los siguientes objetivos científicos del radiotelescopio: [37]
- Gran escala hidrógeno neutro encuesta
- Observaciones de Pulsar
- Liderando la red internacional de interferometría de línea de base muy larga (VLBI)
- Detección de moléculas interestelares
- Detección de señales de comunicación interestelar ( búsqueda de inteligencia extraterrestre )
- Arreglos de temporización Pulsar [38]
El telescopio FAST se unió al proyecto Breakthrough Listen SETI en octubre de 2016 para buscar comunicaciones extraterrestres inteligentes en el Universo. [39]
El Global Times de China informó que su telescopio FAST de 500 metros (1.600 pies) estará abierto a la comunidad científica mundial a partir de abril de 2021 (cuando se revisarán las solicitudes) y entrará en vigencia en agosto de 2021. Científicos extranjeros podrán enviar aplicaciones en línea para los Observatorios Astronómicos Nacionales de China . [40] [41]
Comparación con el telescopio de Arecibo
El diseño básico de FAST es similar al del antiguo telescopio de Arecibo . Ambos diseños tenían reflectores instalados en huecos naturales dentro de piedra caliza kárstica, hechos de paneles de aluminio perforados con un receptor móvil suspendido en la parte superior; y ambos tienen una apertura efectiva menor que el tamaño físico del primario. Sin embargo, existen diferencias significativas además del tamaño. [31] [42] [43]
Primero, el plato de Arecibo se fijó en forma esférica. Aunque también estaba suspendido de cables de acero con soportes debajo para ajustar la forma, se operaban manualmente y se ajustaban solo durante el mantenimiento. [31] Tenía una forma esférica fija con dos reflectores suspendidos adicionales en una configuración gregoriana para corregir la aberración esférica . [44]
En segundo lugar, la plataforma del receptor de Arecibo se fijó en su lugar. Para soportar el mayor peso de los reflectores adicionales, los cables de soporte primarios eran estáticos, siendo la única parte motorizada tres cabrestantes de sujeción que compensaban la expansión térmica . [31] : 3 Las antenas podrían moverse a lo largo de un brazo giratorio debajo de la plataforma, para permitir un ajuste limitado del azimut. [31] : 4 Este rango de movimiento más pequeño lo limitaba a ver objetos dentro de los 19,7 ° del cenit. [45]
En tercer lugar, Arecibo podría recibir frecuencias más altas. El tamaño finito de los paneles triangulares que componen el reflector principal de FAST limita la precisión con la que puede aproximarse a una parábola y, por lo tanto, la longitud de onda más corta que puede enfocar. El diseño más rígido de Arecibo le permitió mantener un enfoque nítido hasta una longitud de onda de 3 cm (10 GHz); FAST está limitado a 10 cm (3 GHz). Las mejoras en el control de posición del secundario podrían llevarlo a 6 cm (5 GHz), pero luego el reflector primario se convierte en un límite estricto.
Cuarto, el plato FAST es significativamente más profundo, lo que contribuye a un campo de visión más amplio. Aunque tiene un diámetro un 64% mayor, el radio de curvatura de FAST es de 300 m (980 pies), [20] : 3 apenas más grande que los 270 m (870 pies) de Arecibo, [45] por lo que forma un arco de 113 ° [20] : 4 (vs. 70 ° para Arecibo). Aunque la apertura total de Arecibo de 305 m (1,000 pies) podría usarse al observar objetos en el cenit , esto solo fue posible con el avance de línea que tenía un rango de frecuencia muy estrecho y no había estado disponible debido a daños desde 2017. [46] La mayoría Las observaciones de Arecibo utilizaron la alimentación gregoriana, donde la apertura efectiva fue de aproximadamente 221 m (725 pies) en el cenit [46] . [31] : 4
En quinto lugar, la plataforma secundaria más grande de Arecibo también albergaba varios transmisores , lo que la convierte en uno de los dos únicos instrumentos en el mundo capaces de realizar astronomía por radar . [ cita requerida ] El sistema de radar planetario financiado por la NASA permitió a Arecibo estudiar objetos sólidos desde Mercurio hasta Saturno, y realizar una determinación de órbita muy precisa en objetos cercanos a la Tierra , particularmente objetos potencialmente peligrosos . Arecibo también incluyó varios radares financiados por la NSF para estudios ionosféricos. Transmisores tan potentes son demasiado grandes y pesados para la pequeña cabina del receptor de FAST, por lo que no podrá participar en la defensa planetaria, aunque en principio podría servir como receptor en un sistema de radar biestático .
En la cultura popular
Apareció en el episodio "La búsqueda de vida inteligente en la Tierra" de la serie de televisión Cosmos: Possible Worlds presentada por Neil deGrasse Tyson .
Ver también
- Programa espacial chino
- Matriz de kilómetros cuadrados : una matriz de telescopios de 1 km 2 propuesta en Australia y Sudáfrica
- KARST : una propuesta china de la década de 1990 para albergar el SKA
Referencias
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Radiotelescopio esférico de apertura de quinientos metros - sitio web
- Construyendo el radiotelescopio más grande del mundo - BBC News en YouTube
- FAST: El telescopio más grande del mundo - Iconos de China en YouTube (25 de septiembre de 2016)
- La encuesta FAST Galactic Plane Pulsar Snapshot