“天眼”有望捕捉银河系外射电脉冲星

  FAST工程副总工程师李菂在介绍新脉冲星发现过程。     约30个足球场大、总面积达25万平方米的反射面由4450个反射单元拼成，这些亮片样的反射单元全部位于索网上，可以随时改变角度，用于汇聚无线电波，以供馈源接收机接收，来观测宇宙中不同方位天体发射出来的信号。这个位于中国贵州平塘县超级碗一样的世界最大的单口径射电望远镜FAST实现了中国在发现脉冲星上零的突破，并且有望成为第一个捕获银河系外射电脉冲星的望远镜。它的灵敏度极高，但随之而来的问题是，其调试难度极大。但竣工一年后，它的调试进展出乎人们的意料，并迎来首批科学成果。   10月10日下午，中科院国家天文台相关负责人表示：目前人类已发现银河系内2700多颗脉冲星，而FAST有望打破这一纪录，第一个捕获银河外系外的射电脉冲星。实际上，FAST已经在为观测河外星系射电脉冲星做技术上的准备，最早于明年进行尝试。   要在500米的尺度上实现毫米级的测量精度、控制精度，同时涉及大量动力装置协同作业，还要保证安全，且中国没有成熟的经验可供参考，射电望远镜工作模式显著区别于传统望远镜， FAST究竟是如何进行调试的？
上图：2014年9月1日拍摄的FAST夜景。 国家天文台FAST项目团队 供图；下图：2016年6月27日拍摄的FAST夜景。 10月10日，在北京，中科院国家天文台召开的新闻发布会上，中科院国家天文台台长严俊解密了FAST竣工至今的调试过程。   据报道，在FAST科学和工程团队密切协作下，经过一年的紧张调试，FAST现在已经实现指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行，其调试进展超过预期及大型同类设备的国际惯例。   据严俊介绍，经过五年半的努力，在克服了索疲劳、动光缆等众多技术难题后，FAST于2016年9月25日竣工。刘延东副总理亲临现场参加了落成仪式，并带来了习近平总书记的重要指示：早出成果、多出成果、出好成果、出大成果。但在竣工两年前，工作人员就开始研制FAST反射面的实时仿真系统，为其复杂的耦合控制提供安全评估手段。中科院国家天文台提供了全方位的支持和保障，FAST工程经理部因此迅速组建了由青年人才队伍组成的调试核心组，并为调试组下放了人、财、物等重要管理权限。  2017年5月份，调试团队首次实现了馈源舱-索驱动的联合功能调试。
工作人员在FAST馈源舱内工作（8月10日摄）。   调试团队首创的反射面实时仿真系统随后也投入使用，大幅提升了FAST望远镜系统对设备故障的容忍度。  基于陶瓷电容技术，工作人员研制了高压滤波器，解决了大型低频射电望远镜的高压供电线路的电磁兼容设计难题，对新疆110米、云南120米等望远镜有重要的借鉴意义。   基于全站仪和惯导设备，工作人员开发了多测量系统数据融合技术，或提升望远镜的全天候工作性能，为FAST有效观测时间的保障提供技术支撑。 严俊称，随着诸多关键技术问题的进一步解决，2017年8月27日，FAST首次实现跟踪观测，并稳定地获取目标源的信号。至此，FAST基本完成了望远镜的功能性调试，这是望远镜调试工作一个非常重要的阶段性成果。而通过利用特定目标源定标，FAST目前已经是初具威力的巨型射电望远镜，也充分验证了该望远镜在灵敏度上的优势。   国家天文台射电天文研究部首席科学家、FAST工程副总工程师李菂10月10日在新闻发布会上，对FAST竣工一年来取得的首批成果进行了发布：FAST望远镜调试进展超过预期；我国射电望远镜首次发现脉冲星，探测到数十个优质脉冲星候选体，目前一共有六颗通过认证。至此，中国在发现脉冲星上实现了零的突破。   据严俊介绍，FAST 2017年度的试观测计划是500小时，目前FAST已经积累了700个小时的试观测时长，提前超额完成了本年度的试观测任务。   中科院国家天文台官网消息称，接下来的两年，FAST将继续调试，以期达到设计指标，通过国家验收，实现面向国内外学者开放。同时，将进一步验证、优化科学观测模式，继续助力天文发现，力争早日将FAST打造成为世界一流水平望远镜设备。   搜寻和发现射电脉冲星是FAST核心科学目标。银河系中有大量脉冲星，但由于其信号暗弱，易被人造电磁干扰淹没，目前只观测到一小部分。具有极高灵敏度的FAST望远镜在调试初期就发现了脉冲星，未来，FAST将有希望发现更多守时精准的毫秒脉冲星，对脉冲星计时阵探测引力波做出原创贡献。   脉冲星的本质是中子星，由恒星演化和超新星爆发产生。脉冲星发出的射线属于电磁辐射，这些电磁辐射主要是微波波段的射电辐射，以及高能波段的X射线，其辐射能量会发生周期性变化，如同脉冲。

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