投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?

“中国天眼”是包括中国在内的10国天文学家,共同提出建造的新一代射电“大望远镜”,是我国国家级的重大科技基础设施,在2016年9月21日的时候建成,着落在贵州省平塘县克度镇金科村大窝凼。

该500米口径球面射电望远镜建成之后,引发了世界性的关注,不少国家已经期待很久,希望能够使用我国的天眼进行科研,当然建立在合作的关系上,确实这是发展的趋势。

而“中国天眼”投资6个亿其实不是精确一点的数据,根据公开数据显示,工程投资约6.67亿人民币,算是6个多亿,所以实际性的数据稍微还高一点,而在2020年1月11日,我国也宣布了投入正式运行,下面我们就来看看它的一些情况。

全球第一望远镜“中国天眼”现在如何了?

很明显“中国天眼”如今是在大规模的探索之中,并且有条件的朋友,其实也可以去参观一下,因为中国天眼已经公开了,这个大家都是知道的,如今我们看到中国天眼的发现主要就是建立在一些“脉冲星”的探索之中,这也是我国的主要目标之一,当然也是首要目标。

很多人不理解为何如今要进行“脉冲星”的探索,其实脉冲星是快速自转的中子星,它能够发射严格周期性脉冲信号。

如果我国掌握了非常多的“脉冲星”信号,能够标注下来,那么我国未来对深空探索的意义就更大了,并且探索的基础元素也有了,脉冲星的主要特点就是“严格周期性脉冲信号”,这说明它具有持续性,稳定性的信号释放,那么这就会让它在太空之中形成一个具有“导航能力”的作用,所以无论未来我们走到什么星球,完全可以根据信号源来进行行走。

而如今我们使用的导航系统,只能够在地球上使用,走出太阳系,银河系等等,这种信号根本就没有办法使用和链接了,所以如果能知道宇宙中很多脉冲星的位置,就可以通过它来定位、导航。如今中国天眼探索脉冲星的意义就是在这些地方,当然这是探索公开之一的研究结论,可能还存在很多其他隐藏性的东西,有些东西是可以公开,有些也是不能公开的,这个大家应该都懂。

中国天眼的科学目标有哪些?

第一、就是我们上面说的脉冲星探索,建立脉冲星类似的“宇宙导航”,这样未来进入深空探索就不那么困难了。

第二、中国天眼还能够进行宇宙图案的测绘,因为它有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,重现宇宙早期图像,所以这个功能非常的强大,如今人类还没有一个比较精细的完整宇宙早期图,未来我国天眼可能会实现这一步。

第三、建立深空通信系统,这算是“中国天眼”的一个间歇性功能,因为它可以将深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,将卫星数据接收能力提高100倍,所以算是辅助性的大功能。

第四、参与地外文明搜寻,地外文明是如今全球的一个重要科学探索工程,包括美国宇航局(NASA)也在加大对地外文明的搜寻,可是人类始终没有找到相关性的证据来证明,所以中国天眼参与之后,可能在某些方面能够提前发现地外文明的足迹,这是我们挺期待的。

我们列举的这四个例子,只能说是中国天眼的一部分科学工程,例如还有进行微弱空间信号的检测,获得天体超精细结构等等,也是其中的科学目标,这里我们就不详细说明了。

我国天眼与美国天眼有什么不一样?

我国天眼已经明确地说明了,但是美国天眼如今已经算是废弃了,阿雷西博射电望远镜作为世界上第二大的单面口径射电望远镜,在探索能力和强度上已经低于我国天眼,并且还有个问题就是。

在2016年的时候,随着我国天眼的建成,位于波多黎各的美国阿雷西博天文台望远镜却面临可能要关闭的命运。由于年久失修,缺少维护经费,这座曾经世界第一的射电望远镜,如今锈迹斑斑,像个大垃圾场。

所以说,美国天眼的时代算是彻底没落了,未来也将彻底失去探索的能力,未来我国的天眼将可能彻底成为世界上唯一的天眼。当然这里不少人也肯定会担心我国天眼的未来,既然我们建立了,并且开展了科研,同时也在进行维护之中,那么未来肯定是可以持续利用下去的,这也是属于我国走向未来科学的一部分,所以大家完全不用担心。

同时,如今我国的天眼利用探索,已经获得了不少的成就,也得到了世界性的支持,那么未来肯定会有更多的科研人员参与来探索,所以一直利用下去,也不会成为美国天眼的局面,这个完全是不用担心,相信我们做的任何一个科研项目,都是建立在永久性思想的基础上。

投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?

中国天眼,耗时22年,总共耗资人民币6.67亿。我国天文学家南仁东于1994年提出设想,以我国为主导,10个不同国家参与,2016年9月份完工,而天眼之父却在落成一年后(2017年9月)与世长辞。

天眼是500米口径的球面射电望远镜,坐落于贵州平塘县,依天然的喀斯特洼地之势而建。作为地球上最“明亮”的眼睛,肩负着人类探索宇宙几项至高的使命,其中包括了搜寻外星生命。天眼不仅仅是中国的骄傲,也是人类的骄傲。

天眼的重要性

此前中国的天文学是非常薄弱的,我们从古就说“上知天文”,意味着天文需要“抬头”观测,而观测的远近、精准度都非常依赖望远镜,叫得上名的伟大天文学家都与望远镜脱离不了联系。

实验派的鼻祖——伽利略,也是望远镜的发明者,他对宇宙的直观了解是当代人无法企及的,因为他看得比别人远。

近代天文学鼻祖——第谷,当时手工制造水平超一流的他,先制造出了当时最强大的观测设备,才有了准确详尽的天文数据与理论。

第谷的徒弟——开普勒,基于第谷详尽的观测“笔记”,才有伟大的开普勒三定律。

哈勃在20世纪初,利用最先进,最大的胡克望远镜,观测了大量不同远近的河外天体退行速度数据,发现了宇宙膨胀,纠正了爱因斯坦,人类第一次从真正意义上了解到宇宙结构,它并非一成不变,而是动态的,膨胀的,并启发了宇宙大爆发等理论。

天文学看到的不仅仅是天体的运行,还关系到整个宇宙的演化、宇宙物质的演化、天体的演化。因此没有一流的望远镜并不仅仅是天文学薄弱这么简单。

举个例子:没有强大的望远镜,黑洞永远只能停留在理论之中,爱因斯坦的广义相对论只能是假说。

2019年的黑洞照片动用了全球8台毫米(亚毫米)波射电望远镜。天文学家得到不仅仅是一张照片,而是背后黑洞的相关数据,这是人类对宇宙中最致密、最神秘的天体的第一次直观的了解。

黑洞光都无法逃离,它突破了很多我们原本认知的物理极限,人类到目前都知之甚少。

说句难听的,别人好不容易得到了数据会第一时间无偿、毫无保留得告诉你吗?而这些数据代表的不仅仅是天文学,而是宇宙学、物理学。没有超强的观测手段,意味着我们得科学发展处处落人一头。

站在地球村的角度来考虑,中国天眼可以推动人类的科学、科技进步,因此很多国家天文学家都愿意参与进来,出谋划策。最关键的是一开始我也出力了,偶尔要用用,需要点数据也就顺理成章了。没有他们的帮助也就没有今天的天眼,我们原本就浅薄,因此需要集众家之所长。

那么如今落成至今5年了,天眼现在如何,它的主要使命是什么,推动了人类哪些进步?我们挑主要的说说。

天眼干了什么?

中国天眼有以下几大主要使命:

简单来说天眼第一个任务是“临摹”被暗物质占据的宇宙,从而揭秘暗物质是什么。

暗物质占宇宙物质总量85%,然而却看不见摸不着。不过,宇宙中存在大量中性氢,当下雨天雨伞转起来,大量雨滴会被甩出去,如果有些雨滴转起来依然留在伞中,那么说明有一种无形物质发挥着无形的引力,拽着雨滴不让它们甩出来。

图:光学望远镜和射电望远镜得到的不同结果(蓝色为星系周围的气体分子)

天眼望远镜看得很远,可以收集河外高速旋转的星系中没有被甩出去的中性氢数据,从而“临摹”出暗物质在宇宙中的分布,也就是第一份具有暗物质分布的宇宙地图,并基于宇宙演化理论还原出早期宇宙模型。

第二个任务还是“临摹”,这次是宇宙“地图”。

宇宙中存在大量脉冲星,它们因为旋转速度不同,旋转方向不同,离地球远近不同,所以我们接收到的脉冲速率不同。天眼非常灵敏,寻找脉冲星的速度超过了全球所有射电望远镜的速度之和。不同的脉冲星就像宇宙空间的发出不同频率脉冲的“灯塔”或者路标。有了更多的灯塔,我就能构建出更详尽的宇宙“导航图”。这个意义是非常重大的,想想未来人类在宇宙中航行,用的是中国人制造的导航。

这两个临摹任务,天眼一直在进行中,这些都是需要长久积累的任务。实际上,在天眼调试阶段,它的灵敏程度以及寻找脉冲星的能力已经远远超过天文学家的想象。基于这两个任务,我们会得到大量数据,而且会发现很多天文规律,中国也会在天文学上进行超越,或许也会出现一些伟大的天文学家。

今年9月份,搜索地外文明的任务也上线了,强大的天眼或许会在未来给人类带回“地外文明”的信息,我们拭目以待。

投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?

中国天眼(FAST)全称500米口径球面射电望远镜,是全球口径最大的射电望远镜,1994年我国天文学家南仁东提出此构想,于2016年9月25日落成启用,从提出到建成共历时22年。

截止到2018年9月12日,天眼已经成功发现59颗优质的脉冲星候选体,有44颗已被确认为新发现的脉冲星。到目前为止这些就是天眼自启用来最大的贡献,未来会发现更多的中子星,正式验收启用后也将参与地外文明的搜寻计划。

天眼的主要科学目标如下:
  1. 探测宇宙中的中性氢,这有利于研究宇宙的大尺度结构,从而探索宇宙起源和演化;
  2. 观测脉冲星,从而实现通过脉冲星进行星际定位;
  3. 参与主导国际性的低频甚长基线干涉测量网,例如人类拍摄的首张黑洞照片用的就是这个技术;
  4. 搜索可能的星际通讯信号,也就是外星文明;

投资六个亿在科研上并不算多,看一下中科院高能所所长王贻芳院士等主张建造的大型粒子对撞机(CEPC)至少投入200亿美元,这些钱能建上百个天眼了。例如光鲜亮丽的明星们偷漏税都能也能建个天眼了。大型射电望远镜对于探索宇宙是非常必要的,宇宙中存在大量的射电信号,用光学望远镜是接收不到的,全波段肉眼可见的光范围是非常小的。

未来接收到的第一缕地外文明的信号很大可能是来自于我国的“天眼”,经常看有人评论建造天眼没有意义,其实并非如此。科学的发展程度是人类文明等级的上限,有了科学理论才能有技术才能产生生产力造福人类。就像法拉第刚开始提出电磁感应的时候有人问他:这有什么用?他的回答也很简单:刚生出的小孩有什么用?

现在大家已经知道了电磁感应给现代社会带来了什么。总有一天大家也会知道天眼到底给人类带来了什么!

文/科学黑洞,图片来源网络侵删

投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?

中国天眼的修建时间长达22年,整个过程也耗费了6.67亿左右,在刚刚修建完成的时候就引起了很大轰动。

因为,这标志着全世界最大的望远镜,就落地在了到处都是山的贵州,当年还有国外科学家建议我们关闭这个500米口径球面射电望远镜。

事实上,在我们自主设计和建造这个最灵敏的全球最大单口径射电望远镜时,也经历了很多挫折和难题,最终才在国家科学院天文台的主导下完成了建设,其综合性能相当于世界著名望远镜阿雷西博的十倍左右。那么,工程浩大的“中国天眼”现在如何了,有没有什么突破性的宇宙探索发现?

中国天眼没有镜片也能寻找外星人?

中国天眼的样子看上去就像一口大锅,而且是一口没有锅盖(镜片)的大锅,但它又是全世界最大的望远镜。这个时候应该就会有人觉得奇怪了,望远镜怎么可能没有镜片呢?其实,这跟它的设计和制造有关,中国天眼搜寻宇宙信息靠的并不是“视觉”,而是“听觉”,射电望远镜在建造和原理上都和一般望远镜有所不同。

普通光学望远镜能观测到特定图像,主要是通过接受可见光来实现,但其观测距离却因为无法穿过星际尘埃而被限制;但射电望远镜就不同了,虽然他不能直接看到某个图像,但却可以观测到很远的距离,即便观测物体需要穿过星际尘埃,其无线电波也可以被观测到。

比如,恒星爆炸时释放出的无线电能量相当于太阳所有辐射的上千亿倍,而这些无线电波就可以跨越遥远的地球和诸多障碍物来到地球,然后被中国天眼这样的射电望远镜发现。虽然射电望远镜本身没有镜面,但天线却将遥远宇宙物体散发出的无线电波给收集起来了。

这些信息都会通过这口大锅全部反射到一个叫做馈源仓的地方,它会在将所有无限电波放大并筛选出有用信号后输入到计算机,天文学家们就是通过计算机处理的曲线数据进行宇宙物体的了解。关于中国天眼,网络传言也比较多,比如霍金说第一个发现外星人的很可能就是中国天眼。

至于这位去世了的世界著名科学家到底有没有说过,其实并不是那么重要。但是,中科院国家天文台早前的确宣布了中国天眼,也就是500米口径球面射电望远镜,它已经从今年9月开始正式开启寻找地外文明之旅,将在以后的时间里寻找可能在宇宙深处存在的智慧生命,而搜索地外文明也是中国天眼的五大科学目标之一。

脉冲星-中国天眼有什么突破性发现?

在2017年10月的时候,中国天眼同时发现了两颗脉冲星,而这个时间距离脉冲星第一次被人类发现已经过去了刚好50年时间,被发现的脉冲星数量也大概有两千多颗了。所以,我们完全可以想象,我国射电望远镜第一次发现脉冲星的意义有多重大。同年12月,中国天眼再次发现了3颗脉冲星,并在之后的时间里又一次得到确认。

当时间来到2018年4月28日的时候,我国中国天眼第一次发现的毫秒脉冲星,也终于得到了国际上的认可,这可是一颗距离地球有4000光年左右遥远的星球,它也成为了当时人类观测到的射电流最为微弱的毫秒脉冲星之一。

截至2019年8月28日的时候,由中国天眼发现的脉冲星候选体数量就达到了132颗,而这里面的脉冲星已有93颗脉冲星被认定为新发现的宇宙物体。中国天眼让我们引以为傲的方面并不只是它的大个头,什么30个足球场一般大小,天线口径长达500米,其实都不是我们关注的重点。

因为,中国天眼最大的价值之一,就在于他而已将被观测目标的数目增加到30倍左右,其灵敏度也比在世界上其他角落运行的望远镜更高,毫不夸张的说,即便是放眼未来二三十年时间,中国天眼的技术也会处于世界一流水平,并成为吸引更多人才的重要天文学术交流中心。

可能对脉冲星不了解的人,很难明白中国天眼在脉冲星探测上取得的成绩到底有什么实际意义。我们可以举个例子来进行说明,比如我们现在在寻找地球之外可能有生命存在的星球,如果将来我们需要去到太阳系、乃至银河系之外的另一个星球,那么,如何准确把握运行路线就特别重要,这就好比大家去到不熟悉的地方需要使用到导航一样。

而脉冲星散发出的信息就相对稳定,如果我们在宇宙空间中发现足够多数量的脉冲星,并确定了它们所在的位置,那么,我们就可以通过这些脉冲星来进行定位和导航,而中国天眼最重要的目标之一便是寻找这些脉冲星。所以,关于中国天眼的未来,我们相信一定会有更多惊喜将来临,而且还不仅仅是脉冲星这一个领域。

投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?

关于“天眼”这个事情网络上一直是存在着两种观点的:一种认为,花了大量精力制造的“天眼”实际上也没啥大用处,搞不好还有副作用;另外一种观点认为,“天眼”就是我们科技实力的象征,现在以及未来都会派上大用场的。

1993年在国际无线电联大会上,包括中国在内的10国天文学家提出了:建造巨型望远镜的计划。通过不断地探索和研究,最终决定在:贵州喀斯特洼地中建造500米口径球面射电天文望远镜。

2005年开始立项工作,经过极其复杂的测试、研究、论证已经施工。最终花费6个亿(实际比这更多一点)建成了世界上最大的射电望远镜——“中国天眼”。

2019年4月19日,500米口径球面射电望远镜开放;2020年1月,500米口径球面射电望远镜通过国家相关的验收工作,并正式开放运行了。

那么“中国天眼”现在到底是一个什么状态呢?

目前“天眼”已经完全的对外开放运行了,地址就位于贵州省平塘县克度镇,有兴趣的朋友可以前往旅游参观一下。

不过我在网上查了一下,好像这里已经被打造成了一个综合参观点了,而且票价还不太便宜——90元——380元不等。不过这也可以理解的,维护“天眼”也是需要一大笔费用的。

目前我们的“天眼”口径是世界上最大的,达到了500米左右。其实所谓的"天眼"本质上就是一个望远镜,是人类探索宇宙、探索太空的一种工具而已。由于有了丰富的科学手段、系统的施工水平,目前我们的“天眼”的灵敏度那是全世界最高的。

脉冲星图

“天眼”虽然正式投入使用的时间不长,但是却取得了很多重大的成果。在这些成果之中,有一个成果不得不说一下,那就是我们的天眼已经发现了500多颗脉冲星了。这一数量是世界上所有其他望远镜发现脉冲星总数的4倍以上。

脉冲星,就是不断旋转的中子星,因不断地发出电磁脉冲信号而得名。最早发现脉冲星是在20世纪60年代的时候,由于这是个未知的天体,所以就以他的功能命名了—— 不断发出脉冲的星星,脉冲星。

那么发现这玩意有啥具体的作用呢?脉冲星最大的功能就是不断地向宇宙中发射稳定的脉冲信号,这就相当于宇宙空间的“信号源”。

既然这个信号非常的稳定,那么这个时候我们发现得越多,意味着在宇宙空间进行定位也就越容易。根据这些稳定的信号源,我们就完全可以标记“宇宙的轨迹”了。

这样一来,如果未来我们进行星际探索的话,也就有了一个例如导航一样的东西了。当然了,这只是公开出来的一个功能或者作用。至于到底还有哪些作用的话,估计你、我也就不知道了,这属于——机密。

花费如此大的精力建造的“天眼”系统,真正的应用价值到底在哪里呢?

前面分析过了,“天眼”的本质就是一个超大的射电望远镜而已。其实“天眼”的最大功能就是探索宇宙、探索未知空间、探索未知世界和其他星体。

我们一起来看看,“天眼”的具体功能吧:

1、前面分析过了,可以发现大量的脉冲星。发现了大量的脉冲星以后,利用其稳定的信号源,然后进行宇宙坐标的标记,方便以后的星际探索和宇宙飞行。

2、“天眼”还是研究宇宙大尺度物理学的重要工具,可以不断地探索宇宙的边缘。这样就可以研究宇宙的空间形态、甚至可以绘制宇宙的早期图。不过这些工作是一个漫长的过程,不过未来还是有可能实现的。

3、可以建立太空通讯系统,有利于研究太阳系外面、银河系外面是如何通讯的呢?说白了就是可以建立深空通讯,把卫星的通讯能力大幅度的提升。

4、搜寻太空之间、星系之间的通讯信号。这一点也是很多人最感兴趣的了,那就是可以发现外星文明,说白了就是可以发射信号以及接收信号。万一哪一天有了外星文明了,那么“天眼”就会起到一个发现和接收的功能了。

总之一句话,“天眼”就是人类探索宇宙眼睛的加强版,这双眼睛可以探索宇宙的奥秘、发现外星文明,搭起一条人类与宇宙之间的桥梁。

现如今的雷西博望远镜

最后简单说一下:关于天眼的争论吧!

其实最早搞“天眼”工程的并不是我们,而是美国人。1974年的时候,美国人的阿雷西博望远镜就已经建设并改造完成了。

当时他们还向距离地球25,000光年的球状星团发送了一串信号,称为“阿雷西博信息”。不过这组信号最后石沉大海,没有任何反应了。

随着我们“天眼”系统的建成,美国人的天眼系统也开始渐渐地没落了。现如今,美国的“天眼”由于年久失修、缺乏必要的保养和维护,外加上两次电缆事故以及结构性的坍塌,现在看起来有点像一个垃圾场一样了。

我估计未来美国的“天眼”系统的最终命运只有两个:一是,彻底地被废弃了,反正也没啥存在的意义了;二是,美国人会不会在原址重建或者另外选址重建。

说完了美国人天眼的命运以后,我们简单地说一下关于“天眼”的争议吧:

1、有人认为宇宙太大了、已经完全超过了人类思维的极限,所以靠“天眼”观测宇宙是不现实的。

2、很多人认为美国人既然把“天眼”都几乎搞报废了,那么为什么我们还要搞呢?

3、“天眼”的一个主要功能就是发现外星文明了。万一真的有高等级的外星文明的话,他们借助“天眼”系统发现了我们,那么我们会不会面临危险呢?

这种思想主要来源于一本叫做《三体》的科幻小说,里面详细叙述了三体星球对人类的攻击。

4、“天眼”的维护难度比较大,未来会不会存在与美国人的天眼一样的结局呢?

我的观点是:怀疑是正常的,但是探索也是必不可少的。不能说美国人不行就代表了我们也不行了。“天眼”到底未来会有哪些用途、哪些意义,我想说:作为吃瓜群众看到的只是表面现象而已,真正的核心用途那只有科学家们才知道了。最后我想说,人类探索未知世界、探索宇宙的步伐永远不会停歇。“天眼”只不过是现阶段的一个工具罢了,未来人类一定会出现更新、更先进、更厉害地探索宇宙的办法。

投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?

那是相当厉害,还没有完全验收完毕就已经发现了很多预定的观测目标,并不是网友们误解的那样只是成了一个风景区,那是对我国天文工作者和天眼建设者的极大不尊重。

科研很大的一个不足就是有点脱离人们的日常生活,因为就算把所有结果都发在人们日常用的新闻APP上,由于受教育水平和专业领域等问题,能够看得懂的少之又少,全球75亿人才几万(好像还说多了)天文工作者。天眼是搜寻宇宙中的脉冲星和巡视宇宙中性氢的利器,不查资料的话,有多少人知道脉冲星和中性氢是什么?天眼虽然施工已经完了,成为了世界上目前但一口径最大的射电望远镜,但是目前还处于设备的测试调试和验收阶段,饶是如此已经发现了数十颗脉冲星,如果验收完毕各项探测任务的探测时间会大大增加,那将获得更多的成果。

觉得天眼只是成了风景区,是本身就不关注相关新闻,就知道瞎喷。以往我国也建设过一些大型天文望远镜,但是由于基础学科的发展和观测任务的需求,建设天眼那样大口径的天文望远镜成为了必然,既然要建就往大往强了建,总不能处处都依赖国外吧。但是这样的大型工程在建设之前本来就要进行相关的验证,根据想要探测的内容,确定望远镜的种类(固定反射面或者移动反射面)和探测波长(毫米波、厘米波段等),我国天眼主要任务是搜寻脉冲星和巡视中性氢等,就选择了相应的波长和反射面类型,因此没有参与此前的黑洞照片拍摄任务(也和天眼和EHT所在的地球半球不同)。

望远镜这东西,反射面(镜面尺寸)越大,越能集中更多分散于宇宙中那些最微弱的信号,灵敏度也就越高,天眼500米的口径世界第一,观测灵敏度等方面就也会是世界顶尖的。如果有兴趣可以自行去查查,天眼短时间内找到的40多颗脉冲星都被外国同行验证了。

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