в какой стране расположен крупнейший в мире радиотелескоп
Самый большой радиотелескоп в мире полностью введён к эксплуатацию
Работать он начал более трёх лет назад
Более трёх лет назад в сентябре 2016 года в Китае был введён в эксплуатацию крупнейший в мире радиотелескоп — Five hundred meter Aperture Spherical Telescope (FAST). Если точнее, крупнейший он в своём классе (антенна с заполненной апертурой).
Диаметр чаши телескопа — 500 м. Для сравнения, до FAST самым большим подобным телескопом был Arecibo Observatory с диаметром чаши в 305 м.
Как оказалось, все эти годы телескоп FAST работал в тестовом режиме. И лишь сейчас китайские учёные заявили о завершении введения инструмента в строй. А это значит, что вскоре радиотелескоп станет доступен астрономам по всему миру, и мы явно узнаем о множестве открытий, сделанных при помощи FAST.
Несмотря на то, что три года телескоп работал в некоем тестовом режиме, это был вполне продуктивный период его работы. В частности, за три года FAST обнаружил 102 новых пульсара, и это больше, чем за тот же период обнаружили астрономы США и Европы вместе.
Enjoy time-lapse video of China’s Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST), world’s largest single-dish radio telescope pic.twitter.com/KJkusS11iX
Китайские учёные отмечают, что FAST примерно в 2,5 раза более чувствителен, чем телескоп Arecibo Observatory.
Китай открыл Небесный глаз. Сегодня начал работу крупнейший в мире радиотелескоп
Вид с воздуха на телескоп FAST в удалённой местности уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Фото: Liu Xu / Xinhua
25 сентября 2016 года крупнейший в мире радиотелескоп Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) направил рефлектор в сторону космоса и принял сигнал от далёких галактик. Сегодня состоялась торжественная церемония открытия FAST. До этого в тестовом режиме его запускали несколько раз. В один из тестовых запусков он уловил сигнал от пульсара на расстоянии 1351 световой год от Земли.
Радиотелескоп в Аресибо
По информации китайских СМИ, у FAST вдвое большая чувствительность, чем у обсерватории в Аресибо, а также в 5-10 раз более высокая скорость исследования звёздного неба.
Сравнение тарелок Аресибо и FAST
Конструкция радиотелескопа FAST состоит из одного рефлектора, в котором соединены между собой 4450 треугольных отражающих панелей со стороной 11 метров, в форме геодезического купола.
Положение каждой панели можно регулировать с высокой точностью — для этого предназначена сетка из стальных канатов с гидравлическими приводами. Таким образом, радиотелескоп фокусируется на определённое направление. FAST может сфокусироваться на любом участке в пределах ±40° от зенита. При этом задействуется участок рефлектора диаметром только 300 метров из общей 500-метровой тарелки. То есть, получается, в названии телескопа FAST две фактические ошибки: ведь апертура телескопа составляет менее 500 метров, а телескоп не сферический.
Сооружение телескопа заняло пять лет. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех (фото чаши телескопа со спутника). Ради научного проекта власти распорядились переселить 65 жителей деревни в этой долине и отселили 9110 жителей из восьми деревень в окрестностях. В августе текущего года сообщалось, что отселённых жителей поселят в новые дома или выплатят большие компенсации из фонда помощи бедным, выдадут банковские кредиты.
Радиотелескоп FAST в сентябре 2015 года, за год до запуска
В радиусе пяти километров вокруг FAST не будет ни одного источника помех вроде микроволновки, которая 17 лет не давала покоя австралийским астрономам. По условиям строительства, в радиусе 5 км должно соблюдаться полное радиомолчание.
Несмотря на необходимость полного радиомолчания, власти решили построить туристические объекты в окрестностях радиотелескопа, в том числе смотровую площадку на соседней горе. Китайские и иностранные туристы могут приехать и своими глазами увидеть это чудо. В таком решении есть резон: например, в Аресибо ежегодно приезжает около 90 000 туристов и 200 учёных.
Радиотелескоп FAST в сентябре 2016 года
На торжественную церемонию запуска FAST в провинцию Пинтан съехались сотни учёных и энтузиастов астрономии со всей страны. Президент Китая поздравил учёных, инженеров и строителей, которые довели до конца сложнейший технический проект.
Среди основных задач телескопа FAST называются поиск гравитационных волн, радиоизлучения от звезд и галактик, обнаружение сигналов от внеземных цивилизаций. «Конечная цель FAST — открыть законы развития Вселенной, — сказал Цянь Лей (Qian Lei), младший научный сотрудник Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук в интервью местному телевидению. — Теоретически, если в космосе есть развитая цивилизация, то радиосигнал от неё будет похож на сигнал, который мы можем принимать от пульсара».
Китайские астрономы получат приоритет для работы на FAST в первые два-три года его существования, затем объект обещают открыть для учёных со всего мира.
Возможно, это случится и раньше, потому что сейчас для проекта в Китае не могут найти достаточно специалистов. Чтобы задействовать FAST на полную мощность, нужны сотни исследователей, и исследовательская группа FAST не может найти в Китае даже 50 астрономов.
Амбиции Китая
Китай тратит миллиарды долларов на гигантские космические проекты. Таким бюджетам могут позавидовать даже американские научные коллективы, не говоря уже о европейской и российской науке, которая получает очень скромные суммы от государства.
В сентябре этого года Китай запустил на орбиту свою вторую космическую лабораторию «Тяньгун-2» («Небесный дворец — 2») размером 10,4 метра (диаметр 3,34 метра), которая в целом аналогична по размерам и функциям советским орбитальным станциям второго поколения «Салют-6» и «Салют-7».
В середине октября Китай планирует отправить на станцию двух космонавтов. На середину апреля 2017 года запланирован запуск грузового космического корабля «Тяньчжоу-1», который доставит на станцию топливо и другие материалы.
План будущей китайской космической станции в сравнении с другими космическими станциями третьего поколения
В ближайшие годы Китай планирует построить на орбите космическую станцию третьего поколения. Программа рассчитана на несколько этапов до 2020-2022 года.
Крупнейший радиотелескоп современности FAST: история создания, новые открытия и поиск внеземного разума
Сразу скажу, что речь о самом большом телескопе с заполненной апертурой, что касается других систем, то есть и более масштабные. Например, SKA (Square Kilometre Array), с приемными станциями, разбросанными на расстоянии до 3000 км от центра. Есть и радиотелескоп РАТАН-600 с незаполненной апертурой, диаметр которого составляет 576 метров.
Но сегодня поговорим именно о Fast — радиотелескопе, чаша которого представляет собой единое целое. Диаметр телескопа — 500 м, а построен он для изучения формирования и эволюции галактик, темной материи и вообще изучать историю возникновения Вселенной.
История создания
Системы подобного рода проектируются не один год, но еще больше времени занимает согласование крупных и мелких нюансов, набор сотрудников и вообще всякие рутинные операции. Создание FAST стартовало задолго до его официального старта проекта.
Идея появилась в начале 90-х, а разрабатывать концепт специалисты стали в июле 1994 года. Спустя 14 лет началось непосредственно проектирование. Процесс продвигался не особенно быстро, но все же продвигался.
В 2011 году стартовало строительство — оно началось в одном из отдалённых горных ущелий уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу, Китай.
В 2015 году в радиотелескоп стали устанавливать отражающие элементы, а спустя год, в 2016, инженеры установили последний элемент из 4450.
Конечно, силами небольшой команды реализовать такой проект попросту невозможно. Поэтому к участию в подготовке концепта и строительству телескопа были привлечены сотни специалистов — ученых, строителей, инженеров и т.п. Некоторое время большинству пришлось даже жить вместе — в поселении, которое размещалось рядом с ущельем.
В 2016 году телескоп начал работу. Правда, это была своего рода тестовая программа — в эксплуатацию он был сдан лишь в январе 2020 года, после того, как прошел этап приемки государственными чиновниками.
Характеристики и возможности
Основной рабочий элемент системы — это сам рефлектор, который, как и в случае ныне разрушенного телескопа из Аресибо, размещается в естественном углублении. Отраженные от рефлектора радиоволны фокусируются на приемнике, который находится на высоте в 140 метров от нижней части чаши. Собственно, здесь тоже все похоже на телескоп из Аресибо — приемник тоже подвешен на тросах. Стоит отметить, что кабелями управляют специальные системы — роботы, которые подтягивают или ослабляют тросы исходя из ситуации.
Частоты, с которыми работает телескоп — от 70 МГц до 3 ГГц. Стоит отметить, что характеристики FAST лучше, чем у телескопа из Аресибо (которого, напомню, уже нет, к сожалению). Дуга у Fast — 113°—120° градусов, а вот у Аресибо — 70°. В целом, FAST примерно в 2,5 раза более чувствительный, чем телескоп Arecibo Observatory.
Телескоп очень чувствителен к радиопомехам, в радиусе 5 км от него не должно быть никаких источников постороннего сигнала. Для выполнения этого требования китайцам пришлось переселить 8000 местных жителей.
Открытия
Уже в ходе тестового запуска астрономам удалось зафиксировать сигнал, который исходил от пульсара, который расположен на расстоянии 1300 тыс. световых лет от нашей планеты.
В 2018 году сообщалось, что телескоп помог обнаружить 11 новых пульсаров. Речь идет о подтвержденных объектах. Всего же за два этих года телескоп обнаружил 51 звезду, которые по своим характеристикам схожи с пульсарами.
В мае этого года стало известно, что общее количество пульсаров, обнаруженных при помощи Fast, составляет уже 201 звезду. Информация была предоставлена Государственной астрономической обсерваторией при Академии наук Китая
Ученые Китая изучают пульсары, поскольку, как считают астрономы, это идеальная «лаборатория» для изучения законов физики, действующих в экстремальных для материи условиях.
Среди прочих открытий, которые сделаны при помощи FAST — три быстрых радиовсплеска, источники которых находились в разных секторах Вселенной. FRB длятся всего несколько миллисекунд, а их источники находятся в миллионах световых лет от Земли. Ученые считают, что каждый день на Земле можно улавливать несколько тысяч FRB — конечно, при условии наличия необходимых инструментов и ресурсов.
Поиск братьев по разуму
С пульсарами и FRB все более-менее понятно — у астрономов есть достаточно четкие методики и технологии обнаружения таких объектов и событий. Но при помощи FAST реализуется и еще одно важное направление изучение Вселенной — поиск внеземных цивилизаций.
В сентябре 2020 года Китай запустил масштабную программу по поиску внеземного разума с использованием «Небесного ока» (такое прозвище получил радиотелескоп). Для этого Поднебесная стала участником
SETI (Search for extraterrestrial intelligence). Сразу после этого гигантский радиотелескоп FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), стал работать и для поиска внеземных сигналов.
Ну а сейчас стало известно, что FAST собираются задействовать для поиска самовоспроизводящихся зондов, которые известны в науке как «зонды Фон Неймана».
Эти зонды, будучи обнаруженными, могут стать решением парадокса Ферми. Один из вопросов в рамках парадокса состоит в том, что если во Вселенной существует множество цивилизаций, включая очень древние, то почему мы до сих пор не обнаружили следы их инструментов?
Есть и ответ на этот вопрос — мы просто потратили на наблюдения мало времени, плюс у нас нет (вернее, не было) достаточно мощных инструментов, которые позволяют вести такие наблюдения. Телескоп FAST может обнаруживать зонды такого рода (при условии, что они излучают сигналы) на относительно большом расстоянии от Солнца.
Ученые предполагают, что зонды используют частоты, которые доступны для наблюдения радиотелескопом. Скорее всего, они «общаются» друг с другом при помощи частот, которые находятся в середине спектра, в котором работает FAST. Телескоп, по предположениям ученых, сможет обнаруживать не отдельные зонды, а их «стаи», созданные представителями цивилизаций II и III типа. То есть цивилизаций, освоивших ресурсы своей звездной системы и своей галактики соответственно — по классификации Кардашева. FAST, в теории, может обнаружить роботов на расстоянии до 16 000 световых лет в случае роботов цивилизаций II типа и до 400 млн световых лет в случае зондов, созданных цивилизациями III типа.
Так выглядит самый большой в мире радиотелескоп
Самый большой в мире радиотелескоп, расположенный в Пинтане на юго-западе Китая, в 2021 году откроет свои двери для иностранных исследователей. Новые опубликованные изображения приглашают нас оценить масштабность сооружения.
500 метров в диаметре
Аресибо, введенный в эксплуатацию в 1963 году, до 2016 года был крупнейшим в мире радиотелескопом (300 метров в диаметре). С тех пор он был свергнут китайским радиотелескопом FAST (сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой). Расположенный в провинции Гуйчжоу, он представляет собой отверстие диаметром 500 метров на площади примерно 196 000 квадратных метров, что эквивалентно площади тридцати футбольных полей. Достаточно, чтобы исследовать небо с беспрецедентной точностью.
Для чего используется FAST? В основном для захвата радиосигналов, излучаемых небесными телами. Кроме того, очень скоро он проявил себя. Уже в августе 2017 года китайские официальные лица объекта объявили об открытии своих первых двух пульсаров. Напомним, что эти объекты представляют собой нейтронные звезды (трупы массивных звезд), которые обладают огромными магнитными полями. Затем они накапливают материю и регулярно «пульсируют» большим количеством рентгеновских лучей, отсюда и их название.
Но это было только начало. На сегодняшний день радиотелескоп фактически уже обнаружил около двухсот таких пульсаров.
Другой целью является обнаружение возможных внеземных цивилизаций. В конце концов, SETI долгое время полагалась на Аресибо, чтобы «послушать» небо для возможных техно-сигнатур. Будучи более крупными и более чувствительными, чем его предшественник, этот тип исследований, следовательно, может быть продолжен в будущем.
Наконец, радиотелескоп также поможет исследователям лучше понять распределение нейтрального водорода в ближней Вселенной, чтобы прояснить характеристики темной материи.
FAST открывается для остального мира
Однако до сих пор этот радиотелескоп был доступен только китайским астрономам. Однако с начала следующего года ситуация должна измениться с ожидаемым открытием структуры для иностранных астрономов. Сунь Цзинхай, один из инженерных менеджеров объекта, ожидает, что будет «большой спрос«.
Поэтому комитет будет обсуждать научные интересы каждого проекта и принимать решение о том, следует ли его утвердить или нет. В случае подтверждения, эти исследователи смогут приехать непосредственно на объект для выполнения своей работы или подать заявку на проведение дистанционных измерений. В этом случае китайские инженеры проведут измерения самостоятельно, прежде чем отправят им результаты.
Крупнейший радиотелескоп в мире потребовал «человеческих жертв»
Китай строит самый большой радиотелескоп на Земле. И это строительство в буквальном смысле потребовало человеческих жертв. Нет, к счастью, речь идет не о человеческих смертях при строительстве этого колоссального научного объекта. Речь идет о том, что правительству страны приходится переселять более 9000 человек, проживающих в зоне строительства.
Конечно же, такие новости вызывали жаркие споры не только на территории Китая, но и за его пределами. Особенно если учитывать тот факт, что переселенцам заплатили всего какие-то жалкие 12 000 юаней за смену жительства (около 1800 долларов), что, в свою очередь, является даже меньше половины средней годовой зарплаты в стране.
Однако есть и те, кто защищает такие крайние меры и для наглядности задается вопросом: по-другому отреагировали бы люди, если бы речь шла о строительстве новой дамбы, которая бы позволила снизить энергетическую нагрузку в стране, или же строительстве нового шоссе, которое бы помогло разгрузить забитые трафиком дороги. Конечно же, гигантский телескоп не решит проблемы трафика и не сможет вырабатывать электричество для Шанхая, однако его строительство позволит всему человечеству по-новому взглянуть на многие вопросы Вселенной.
Гигантский 500-метровый телескоп получил название FAST («Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope», «Пятисотметровый сферический радиотелескоп») и практически в два раза больше по размерам самого большого в настоящий момент радиотелескопа того же типа, расположенного в Пуэрто-Рико. Его 460 000 отражающих зеркал будут отражать радиосигналы Вселенной на 30-тонную антенну, которая и поможет всему человечеству ответить на самые сокровенные галактические секреты, включая вопрос о том, по-настоящему одни мы или не одни во Вселенной. Этот проект стоимостью 184 миллиона долларов предположительно должны ввести в эксплуатацию в сентябре этого года, после пяти лет кропотливого строительства.
Но чтобы это случилось, девяти тысячам человек придется продать свои дома за смехотворные деньги и отправиться искать на них жилье в другом месте. Однако для Китая подобная практика насильного переселения совсем не в новинку. В 2010 году в рамках строительства самой мощной в мире гидроэлектростанции «Три ущелья» было переселено около 300 000 человек. Но даже это ничто по сравнению с тем, как при строительстве объектов для Летних Олимпийских игр 2008 года в Пекине было переселено более 1 000 000 человек. А начиная с 70-х годов прошлого века в общей сложности при решении развития инфраструктуры страны и создания дополнительных рабочих мест было переселено более 40 000 000 человек.
Но строительство телескопа, с другой стороны, не является проектом общественных работ. Это «просто» самый амбициозный проект по строительству телескопа в истории человечества. Это не просто телескоп для охоты за пришельцами. В прошлом году китайский астроном Ши Чжи Ченг в интервью South China Morning Post рассказал о том, что данный телескоп сможет принимать слышимые радиопередачи на расстоянии более 1000 световых лет. Другими словами, если где-то там и есть разумная жизнь, то мы сможем ее не только обнаружить, но и услышать. По крайней мере услышать оставленные ею радиосигналы.
Телескоп FAST сможет вывести науку изучения космоса на беспрецедентно новый уровень, открыв множество возможностей, помимо обнаружения жизни на планетах, находящихся за пределами радиуса действия наших нынешних технологий. Исследователь из Китайской академии наук комментирует:
«Являясь наиболее чувствительным однозеркальным телескопом FAST будет способен уловить наиболее удаленные источники радиосигналов (мазеров) и наиболее точно рассчитывать их радиальную (лучевую) скорость. Это позволит более точно определять местоположения этих источников. FAST позволит увеличить точность времени поступления измерений излучений пульсаров. Это, в свою очередь, поможет в поиске стохастического фона гравитационных волн и приведет к созданию нового независимого стандарта времени, основанного на долгосрочной стабильности вращения пульсаров. Кроме того, FAST сможет работать и в качестве очень мощной наземной станции для будущих космических миссий».
Помимо этого, не следует забывать, что аэрокосмическое агентство NASA недавно обнаружило наиболее землеподобную планету и совместно с ЕКА впервые подтвердило существование гравитационных волн. Наличие более мощных и точных телескопов позволили бы открыть двери к куда большему количеству открытий.
Должно ли было китайское правительство более щедро наградить людей, пошедших (фактически без права выбора) на вынужденное переселение? Несомненно! Но следует также принимать во внимание тот факт, что развитие Китаем своих космических технологий в конечном итоге позволит узнать больше о Вселенной не только Китаю. Это отразится на всем человечестве.