新春走底层丨星空密语谁能解——看望我国首个世界暗能量射电观测试验站
日期:2024-02-04 23:38:11   来源:新闻动态

  车辆在公路上疾驰。前车卷起的雪雾,似一条长龙翻滚。太阳藏进厚重的云层,只显出圆形的概括。空中开端飘雪,能见度下降。车慢下来了。

  “一般的气候改变,对咱们的勘探内容影响不大。”2月3日,在车里,中国科学院国家地理台研讨员王有刚说,行将抵达的观测站运用的是射电望远镜阵列,不是光学望远镜,能见度的凹凸,对勘探没有影响。

  189公里,两个小时,车辆从巴里坤哈萨克自治县县城抵达大红柳峡乡。拐下公路,在铲车推出的雪道中继续前进。道旁积雪最高处可及车身一半。

  困难前行10公里,眼前恍然大悟。山间小盆地里,呈现三组巨大的柱形射电望远镜天线阵列,它们以半圆弧形平卧于地。周围,是16座碟形射电望远镜天线阵列。

  2月3日拍照的中国科学院国家地理台红柳峡世界暗能量射电观测试验站。李晓楠摄

  “这便是中国科学院国家地理台红柳峡观测站,是我国第一个、世界第二个世界暗能量射电观测试验站。”王有刚说。

  “探究世界的奥妙,是人类的天分。”站在柱形天线阵列前,王有刚开端给记者“科普”,“地理学是一种依据观测现实的科学。20多年前,科学家证明了世界在加快胀大。为何会加快胀大?科学家们提出了各种理论,终究得到了一个定论,便是世界中或许含有很多的暗能量,是暗能量在驱动世界加快胀大。”

  王有刚介绍,科学家们现在共同以为,人类现在发现的组成世界的一般物质只占世界总质量的5%左右,“剩余的95%中,68%是暗能量,27%是暗物质。可是暗能量和暗物质的实质至今依然是个谜。”

  对暗能量的研讨,是全球基础科学范畴的严重课题。我国在“863方案”(国家高技能研讨开展方案)中,列入了世界暗能量勘探项目,于“十二五”期间施行。2014年,新疆红柳峡暗能量射电勘探干与阵列项目开端建造,2015年10月正式投入运用。

  “咱们把暗能量射电勘探关键技能称为‘天籁方案’,红柳峡观测站是天籁方案的首个落地项目。”王有刚说,“天籁”这个词是项目首席科学家陈学雷研讨员取自庄子的《齐物论》,指的是世界万物实在天然的声响,“面临众多星空,地理学家们都有浪漫的想象力。咱们把‘天籁’了解成世界的韵律,特别符合这个暗能量勘探项目的内在。”

  在柱形和碟形天线下,王有刚指着天线顶部的一个设备介绍说,对暗能量的研讨十分通俗杂乱,国内外科学家其时开始取得了一些效果。简略来讲,在暗能量的射电勘探方面,现在的首要思路是先在世界大标准上勘探到中性氢的辐射,依据中性氢的散布,倒推出暗能量的实质。“这两个天线阵列承当的便是这个使命,通过地球的自转,天线阵列能够主动巡天。观测到的信号会聚到顶部这个馈源设备,然后通过光纤传输到咱们的数据存储中心,之后再进行数据剖析,从数据剖析成果中寻觅暗能量的蛛丝马迹。”

  日子区坐落大红柳峡乡政府所在地,一边是学校,另一边是医院。大红柳峡乡是边境乡,国家对乡里各项基础设施建造的投入不小。学校和医院内楼宇簇新;主街公路宽广垂直;农牧民的房子宅院整齐又美丽。

  观测站日子区有一个挺大的宅院,院内坐落着一排板房,还停着一辆铲车。王有刚说,冬季,铲车随时要动身,保证到观测区的路途疏通。

  为保证观测数据准确,“天籁”射电望远镜阵列的要求很高:射电搅扰少,电磁环境优秀;站址平地面积至少14400平方米,以便于装置望远镜阵列设备,四周最好有山脉当屏障,以屏蔽或许传来的人工搅扰电波;电力供应足够、交通便当;极点气候较少,远离地震带和矿带。

  “‘天籁’方案的首席科学家陈学雷研讨员亲身领着咱们奔走风尘,在高原、戈壁和大山深处选址。”王有刚回忆说,依照选址的要求,项目组昼夜兼程,踏访了北京、内蒙古、陕西、吉林、贵州、青海、新疆、西藏等省区市遴选出的200多个站点,进行了电磁环境测验,并有要点地对一些站点做归纳查询,终究选定了现在的红柳峡山间盆地。

  “咱们初次来新疆选址是2011年春节前,我和陈学雷研讨员一起来的。新疆地理台的王维侠教师很熟悉新疆各地地势地貌,事前也进行了广泛调研。咱们依据他的主张造访了五六个站点。”王有刚说,其时正值隆冬,在红柳峡查询时,车辆在山路上堕入积雪,咱们顶风冒雪,用铲子铲了半响,一直无法脱困,“好在天快黑的时分,咱们等来了一辆哈萨克族牧民的拖拉机,把咱们拉了出来。”

  观测站日子区间隔观测区的小盆地有8公里,建有数据收集和存储中心。天线阵列勘探到的数据,通过光纤传输到这儿存储。

  走进数据存储中心,4列机架上摆放着一排排服务器。光纤衔接口红灯闪耀,房间里充满着服务器运行时的低鸣。

  “每天有4TB的观测数据。”王有刚介绍,因为数据量很大,观测站会定时把数据硬盘带回国家地理台,由银河二号等超级计算机进行数据剖析。

  红柳峡世界暗能量射电观测试验站的建成,是我国在运用射电技能勘探暗能量方面的严重技能打破。

  “以往世界上对暗能量的勘探,采取了比较多的技能办法是光学勘探。”王有刚介绍,“天籁方案”依托“863方案”,研发出了可用于暗能量勘探的射电望远镜试验阵列,为暗能量勘探与研讨供给了新的试验数据。“天籁方案”不仅是我国第一个针对再电离之后的中低红移世界中的星系和世界大标准结构中性氢观测项目,还将进步我国在暗能量研讨和射电地理技能方面的自主发明新式事物的才能,完成我国在暗能量研讨和射电地理技能方面的跨越式开展。

  王有刚说,环绕暗能量射电勘探主题,“天籁方案”对柱形天线阵和碟形天线阵进行漂移扫描巡天后的归纳孔径成像办法来进行了研讨,开展了依据快速傅立叶改换(FFT)和球谐函数改换的算法,并进行了数值模仿,研讨了定标校准办法。

  “除了探究世界暗能量外,红柳峡观测站还进行了快速射电暴的观测。”王有刚说,快速射电暴是世界中一种剧烈迸发的现象,它的来源依然是一个谜。世界地理学界还不清楚究竟是什么问题形成快速射电暴的呈现。要了解它,首先是要观测到它,并对其准确定位。2022年4月15日清晨1点26分40秒,红柳峡观测站初次勘探到快速射电暴事情,该快速射电暴坐落猎犬座方向。这是国内初次运用组成波束技能勘探到快速射电暴。

  本年,红柳峡观测站将施行二期建造工程,二期工程由中国科学院国家地理台和东北大学合建。二期工程的一部分是在距现观测区10公里之外新建两组天线阵列,大幅度的进步快速射电暴的定位精度。“建造完成后,红柳峡观测站将为我国暗能量和快速射电暴的研讨作出新的奉献。”王有刚说。