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揭秘:超级天眼选址贵州平塘的背后

2016-09-29 10:55:00 环球网 张阳 分享
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  【环球网科技报道 记者 张阳】有着“超级天眼”之称的中国全自主建造500米口径球面射电望远镜(FAST项目)9月25日在贵州省平塘县举行落成启用仪式,正式“睁开”了它的观天巨目。

500米口径球面射电望远镜(FAST项目)(环球网特约摄影师 李贵云摄)

  平方公里阵列射电望远镜 (简称SKA)是世界多国投资、我国争建的国际合作项目,500米口径球面射电望远镜(简称FAST)是SKA在中国的一项先导工程,FAST是世界最大射电望远镜,借助天然圆形溶岩坑建造。FAST的反射镜边框是1500米长的环形钢梁,而钢索则依托钢梁,悬垂交错,呈现出球形网状结构。FAST的反射面总面积约25万平方米,用于汇聚无线电波、供馈源接收机接收。

500米口径球面射电望远镜(FAST项目)(环球网特约摄影师 李贵云摄)

  十年选址论证

  由于FAST的落户,安放“观天巨眼”的洼地也成为科学界关注的焦点,人们称这个名叫“大窝凼”的自然洼地为“地球上最美的眼窝”。为了确定这处独一无二的大射电望远镜探测基地,自1994年提出项目建设规划后,科学家们苦苦搜寻、反复论证研判了近10年才得以确认。

  针对选址问题,SKA提出了一些参考条件:

  • 来自手机、电视、收音机和其他电子设备的射频干扰。

  • 电离层 (地球大气层上部)和对流层(地球大气层下部)的特征。

  • 包括气候和地下温度等在内的站点物理特性。

  • 基础设施成本,包括电力供应和分布。

  • 运行和维护成本。

  • 台址可长期持续作为无线电静默区。

  而据《地质与情报》杂志的资料,从贵州众多的喀斯特洼地中优选出适宜的大射电望远镜候选台址是一个复杂的系统分析过程,需综合考虑洼地几何条件、工程条件、地质条件、气象条件和无线电波环境等因素.由于各因素具有复杂性、模糊性和难以量化等特点,因此在洼地评价和台址优选中采用最能有效反映各评价指标复杂关系的多层人工神经网络BP模型,并以最小挖填方率来量化洼地拟合望远镜球冠时土石方工程量、以洼地最适宜口径来量化大射电望远镜口径规模.优选结果表明,在集中分布于黔南和黔西南的82个喀斯特洼地中,评价等级为"较好"的有30个,"好"的有6个.优选出的36个洼地均具备作为望远镜候选台址的条件,且集中分布于以下三大区域内:①以平塘、紫云、惠水、罗甸、荔波为中心的区域;②以普定、安顺、镇宁为中心的区域;③以安龙、兴义和关岭为中心的区域。

克度镇航龙村大窝凼天坑选址之前的原始地貌图。(环球网特约摄影师 李贵云摄)

  FAST台址最终选定在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇金科村的大窝凼洼地,此洼地位于北纬25.647222度,东经106.85583度,直径大约800米,东北距平塘县城约85km,西南距罗甸县城约45km。总体位于贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带,地势总体上北高南低,区域内碳酸盐岩广泛分布,岩溶峰丘、洼地、落水洞极为发育,地形起伏不平,低山地形。大窝凼洼地的山梁最高为东南侧山头,标高1201m,洼地的最低点标高841m,最大相对高差达360m。洼地地表岩溶洼地发育,地形起伏大,坡度较陡,地貌类型简单,局部山体陡峭,形成陡崖和悬壁。

克度镇航龙村大窝凼天坑选址之前的原始地貌图(环球网特约摄影师 李贵云摄)

  竞争中胜出

  而事实上同时与中国进行竞争的还有南非澳大利亚阿根廷。这场国家间的竞赛有点类似选秀节目。在澳大利亚,政府在西部设立了一个25平方公里的“射电天文公园”,这里是澳大利亚希望能够兴建大型射电望远镜的地方。为了保持得天独厚的电磁波环境,贵州省无线电管理局在FAST项目研究之初,就以大窝凼为中心,规划了半径150公里范围的射电天文保护区,以大窝凼为中心,方圆5公里范围之内严禁设置任何无线电发射设备。中国大窝凼以得天独厚的地理、地质条件和极端宁静的自然条件,成功晋级。而在另一项SKA项目中则选中了南非和澳大利亚共同建造,形成双台址。

克度镇航龙村大窝凼天坑选址之前的原始地貌图(环球网特约摄影师 李贵云摄)

  之所以选址“大窝凼”有三方面原因,一是地貌最接近FAST的造型,工程开挖量最小;二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透,不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜;三是射电望远镜需要一处“静土”,“大窝凼”附近5千米半径之内没有一个乡镇,周围高山环绕,能有效屏障周围的人为电磁波干扰,无线电环境理想。

克度镇航龙村大窝凼天坑选址之前的原始地貌图(环球网特约摄影师 李贵云摄)

  曾跟随科考人员多次实地考察的平塘县委宣传部主任徐先文说:“大窝凼的三座青山呈等腰三角形,三角形中间的洼地就是FAST将要落地的地方。三座山峰每峰间距离是500米左右,形成一个天然‘锅架’,可以将FAST这口‘大锅’稳稳架在上面!望远镜建成后将会填满整个山谷。”

责编:张阳
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