普定县司法局党史宣传——牢记殷切嘱托 忠诚干净担当 喜迎建党百年:《人民日报》关注:“中国天眼”,聆听宇宙的声音

文章来源:人民日报

  2021年3月31日,“中国天眼”(FAST)正式向全球天文学家开放。“中国天眼”是什么?它是我国具有自主知识产权、用于探索宇宙的单口径球面射电望远镜。有了它,可以推动对宇宙深空的了解与探测,为天文学的发展提供新的可能。

  “中国天眼”有多大?它口径500米,发射面积相当于30个标准足球场那么大。如果在里面倒满矿泉水,全世界70亿人平均每人可分4瓶。它能看多远?能看穿130多亿光年的区域,接近宇宙边缘。目前,“中国天眼”是世界上最大的也是最灵敏的单口径射电望远镜。

  借鉴抛物面天线原理,从地球聆听来自宇宙的信号

  “中国天眼”的学名是500米口径射电望远镜。不同于常见的通过可见光进行观测的光学望远镜,射电望远镜通过接收宇宙中不可见的无线电波来“观测”宇宙。我们上方厚厚的大气层有两个“窗口”:  一个是可见光窗口,千百年来人类都是通过这个窗口观测宇宙的;一个是无线电窗口,上世纪30年代,无线电天文学先驱卡尔•央斯基偶然发现了来自银河系中心的信号,射电天文学的大幕由此拉开,推动人类认识宇宙起源、生命起源。

  “中国天眼”是当今射电天文学的“重器”。其基本原理是什么呢?我们都知道,平行电磁波遇到抛物面反射后会汇聚到焦点的位置。对射电望远镜来说,把反射面做成抛物面的形状,然后在焦点位置放置一台接收机,就可以汇集天体发出的电磁波信号,从而进行天文观测。抛物面的面积越大,汇集的信号就越多,也就越能探测到更暗弱、更遥远的天体。所以,自卡尔•央斯基意外发现射电天文观测窗口之后,各国天文学家就一直致力于建造反射面尽可能大的巨型射电望远镜。

  与此同时,伴随人类对无线电的大规模使用,产生了越来越多的无线电波,干扰了人类对太空信号的接收。在1993年国际无线电大会上,包括中国在内的多个国家提出倡议,希望在地球电磁波环境被破坏之前,建造出超大口径的射电望远镜。次年,以南仁东先生为代表的中国科学家开始“中国天眼”的探索,开启了“把不可能变成可能”的征途。

  难度大、突破多,“中国天眼”在灵敏度上占据制高点

  到底能建口径多大的望远镜,取决于最终找到多大的洼地。适宜的洼地非常难找,因为它要同时符合四大条件。首先要足够大、足够圆,否则只是开挖和支护成本就会让这个项目无法实现;其次,要远离人口密集区域,这样才能保证优良的电波环境;再次,不能积水,不然设备寿命难以保证;最后,还要有优良的地质条件,否则无法建成大型、高精度的天文观测设备。

  从1994年到2006年,南仁东带领团队,从8000多幅地图中选出300多个洼坑,再进一步将范围缩小至几十个。团队几乎走遍这些洼地,现场踏勘,风餐露宿。最终,将台址定在贵州平塘县克度镇的大窝凼洼地。

  台址确定后,如何设计、如何实现、建成之后如何调试和使用,都没有现成经验可以借鉴:关键技术无先例可循、关键材料需从头研制。

  “中国天眼”设计不同于世界上已有的单口径射电望远镜,这首先体现在“视网膜”和“瞳孔”的设计上。“视网膜”指反射面;“瞳孔”指馈源舱,即放置接收宇宙外信号装置系统的舱体。

  作为世界首创,“中国天眼”的“视网膜”是主动反射面,可以改变形状,一会儿是球面,一会儿是抛物面。具体来说,这张庞大的可动的“视网膜”是一张由6670根钢索编制的索网,挂在一个由50根巨大钢柱支撑的直径500米的圈梁上;索网上铺有4450块、380多种反射面单元;索网下方是2225根下拉索,每一根下拉索都被固定在地面上的作动器上,通过操纵作动器,拉动下拉索来改变索网形状,从而对天文信号进行收集和观测。

  “中国天眼”的“瞳孔”即馈源舱,也是一个大胆的突破性设计。大多数传统射电望远镜的“瞳孔”位置是固定的,或仅可以微调。“中国天眼”则完全不同,采用的是全新的轻型索驱动控制系统,这让“中国天眼”的“瞳孔”可以自如改变角度和位置,更有效地收集、跟踪、监测更丰富的宇宙电磁波。

  从体量来说,原世界第一大射电望远镜的馈源舱重1000多吨,“中国天眼”馈源舱重仅约30吨。体积小带来多方面的优势,比如可有效减少光路遮挡、减少干扰信号,从而让波束非常干净,更有利于天文观测。

  “中国天眼”在设计上的突破创新,为“从图纸到现实”的制造带来巨大挑战。而应对挑战的过程,也正是国产精准制造不断创造奇迹的过程。比如,要实现反射面(即索网)可改变形状这个世界首创设计,要求构成索网的钢索像弹簧一样有一定伸缩性,疲劳强度是现有标准的两倍多,国际上未有先例;还要求每根钢索的加工精度要达到1毫米,把传统标准提升了一个数量级。

  两年来,科学家们持续全方位地改进索体工艺,一根钢索要进行200万次疲劳实验。经历了近百次的失败后,最终成功解决了这个关键问题,实现了3项世界创举:超大跨度、超高精度、主动变位式的索网结构。

  建设完成之后,“中国天眼”进入调试阶段。巨型望远镜调试涉及天文、测量、控制、电子学、机械、结构等众多学科,是强交叉学科的应用性研究,国际上传统大射电望远镜的调试周期很少低于4年。“中国天眼”开创了新模式,其调试工作也更具挑战性。

  截至目前,已经实现跟踪、漂移、运动扫描、编织扫描等,提前完成功能性调试。在性能调试方面,“中国天眼”直径500米,却要实现毫米级的精度,难度相当大。当前,望远镜测量基准网的精度已提升至1毫米以内,其中,灵敏度水平是世界第二大望远镜的2.5倍,这是中国建造的望远镜第一次在灵敏度这个参数上占据制高点。另外,19波束已经完成安装,其意义也非常重大:可将望远镜视场扩大至原来的19倍,大幅提升望远镜的巡天效率。

  “中国天眼”专利技术被运用于多个领域,持续孵化科学新成果

  “中国天眼”团队敢想敢做,难度大、挑战大,其设计、建造的过程既是攻坚克难的过程,也是创新性成果相继产生的过程。许多具有我国自主知识产权的专利技术相继诞生并得到应用。比如,超高疲劳性能钢索结构被应用于大型体育场馆,高精度索结构生产体系被应用于港珠澳大桥等建设。

  在整个制造、安装过程中还产生了许多国家级、省级工法。比如,在为“中国天眼”铺设“视网膜”过程中,4450块反射单元、6670根钢索、上万个关节轴承,都是工人们在几十米高空一块块、一根根、一个个拼装完成的,容错率为零。这些复杂工法将有助于未来大型复杂项目的精准建造。

  可以说,“中国天眼”是一个现代工程奇迹,它凝结了20多个科研机构、上百名科研人员的心血,汇聚了几千名一线工人的汗水。建造条件艰苦,很多人在现场工作几天,身上就会起满红疙瘩。潮湿、阴冷的工棚没有空调或暖气,每个人的被子潮湿得快要挤出水来。常有人说,只有中国才能做成“天眼”,我想,做成“天眼”所依靠的,就是这种永不言弃、众志成城的精神。

  2017年10月,“中国天眼”首批科学成果公诸于世。如今,基于“中国天眼”数据发表的高水平论文已有70余篇;所发现的脉冲星数量已超过300颗,是同一时期国际上所有其它望远镜发现数量总和的3倍。为什么发现脉冲星至关重要?脉冲星是正在快速旋转的中子星,密度极高,每立方厘米重达上亿吨。它自身如灯塔一般散射光芒,时时刻刻地扫描着宇宙;它自转速度很快、自转周期精确,堪称宇宙中最精确的时钟。因此,把握脉冲星,有利于建立“宇宙导航系统”,有助于人类在未来实现星际旅行的梦想。

  接下来,“中国天眼”将进一步在低频引力波探测、快速射电暴起源、星际分子等前沿方向加大探索,加强国内外开放共享,推动重大成果产出,勇攀世界科技高峰。我们青年一代科学家也将努力“用”好凝结了中国4代科学家心血的“天眼”,产生更多科研成果,推动人类对宇宙的探索和认知。(作者 FAST总工程师 姜鹏)

【用所学为社会做力所能及的事——记西北工业大学青年创业团队】“有没有一种设备能够代替人下水施救,哪怕只是争取到宝贵的黄金5分钟?”在西北工业大学,有这样一群年轻人,他们致力于将科研成果转化成生产力,为社会需求做自己力所能及的事。

2017年开始,西工大海洋科技创新基地(MT工作室)创始人博士生贾威和自己的团队开始了一项全天候无人值守救生系统的研发,他们给这个项目取名——“禹舟”智能巡检船。

“市场上现有的救生设备我们也做了大量调研,有的是通过巡逻防止游人入水,来减少溺水率,没有施救功能。有的是在事发后才赶赴现场,这样会错过黄金救援时间。研发一款能够全天候自主巡逻进行预防,并且兼具施救功能的救生船是很有必要的。”谈到无人值守救生船这一概念,贾威感慨地说,“设计初衷是因为看到了因无法及时施救,太多的生命付出了代价。”

几年的艰辛,设计几经推倒重建,产品历经六次迭代,如今,“禹舟”又和无人机完美结合,船机一体,相互配合,不但能拓宽船的视野,还能克服无人机短续航的实际问题。尤其在多障碍的水域环境,无人机可以从无人船上起飞,进行快速空中勘察并引导船驶向目的地。

“禹舟”长1.2米,重20公斤,巡逻速度每小时15公里,救生子船速度每小时75公里,是一款面向公园、景区等水域的无人值守救生船,能够实现全天候巡逻、自主发现落水者、及时施救等功能,可协助提高救援效率,并且可以通过更换不同功能侧舱,实现水体采样及垃圾清理等,进行全方位的智能水域管理。

团队设计了独特的三体可分离结构,使船能够在复杂的湿地环境中作业。母船通过水声探测技术发现落水者,结合声、图像识别技术定位落水者,可将两侧子船释放出去作为救生舱驶向落水者,并用救生气囊实施营救,同时触发声、光、电话报警,呼叫紧急支援。救生子船分离后,机械臂可以自动叠合起来,实现船在水面的全向移动。

操作者只需通过手机控制、语音控制、重力感应控制以及电脑控制中的任意一种控制方式,便可及时掌握监控范围内的情况。通过语音识别关键字控制船的行进,并且通过识别岸边人呼救来辅助决策是否执行报警救援任务。

为了检验设计成果,团队参加了第七届全国海洋航行器设计与制作大赛,一举夺得国家级特等奖。迄今为止,该成果已申请多项发明专利。

依托学校多年来在航海领域及相关技术研究的积淀,团队将反蛙人技术应用到落水人员探测中,该声呐探测设备可以覆盖将近方圆两公里的范围,通过换能器甄别各种水声信号,结合图像识别、麦克风阵列等技术,准确识别是溺水者还是游泳者,实现探测、报警。近期,团队得到学校创业公司“嘉创飞航”的硬件支持,完成了基于视觉定位的无人机自主导航避障、基于图像识别的靶点投掷等技术突破,达到国内领先水平。

除此之外,团队在“微小型无人侦察机”“湿地智能生态检测船”“家庭服务机器人”等项目中也全面开花,其中子项目——“灵犀”家庭机器人,荣获2020中国高校智能机器人创意大赛一等奖等4项国家级奖项。

“我们正在研发的未知环境的视觉导航技术,可以将工作范围拓展到更多的应用环境中。”“禹舟”研发之初,团队就作了一项“五年计划”。“学校围绕国防与国民经济重大需求,为我们创造了非常好的施展创新创业才能的空间,构建了‘学院苗圃+众创空间+孵化器+加速器+产业园’的创业孵化链条。用所学为社会做一些力所能及的事情,这就是创业的意义所在。”

目前,团队已入驻西北工业大学国家大学科技园,并获得了研发设备、市场资源对接等支持。https://t.cn/A6c3vnor

#IET150周年##IET资讯##IET出版# 【如何发表论文】
对于科研人员来说,发表研究成果至关重要,对于拓展学术职业前景、获取科研经费具有重要作用。

英国工程技术学会(The IET)致力于出版高质量的期刊,学科领域包括电子、通信、电力、IT和生物技术。IET学术期刊的详细信息,请参阅期刊网页。

在学术界,研究人员面临巨大的成果发表压力,这也就是为什么期刊每年会收到的成百上千的投稿。期刊编辑的工作就是从这些投稿中筛选出极具原创性、对读者有吸引力、写作优良的稿件以供出版。当然,编辑会将这些稿件提交给外审专家进行审议,这个过程称为“同行评审”。然而,编辑只会挑选品质合格的稿件送做外审。

通常,如果编辑认为一份稿件不足以达到提交“同行评审”的水平,就会立即拒稿。请记住,“同行评审”的作用是让写作优良的稿件更上层楼,使其更具引用价值,而不是去纠正那些在稿件提交之前就应当改正的错误或疏漏。

了解更多请点击:https://t.cn/A6LVv0tr


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 虽然今天偏头痛犯了,但在睡觉之前,还是迫不及待要给大家分享一下震撼的瞬间♥对,就是这九张图这是西西弗书店的许愿墙,​有的人许愿和自己的朋友一起找到适合自己的工作
  • 情绪EBP还带给我一个很重大的转变,就是在陷入情绪的时候,我不仅知道需要做点什么,还知道怎么去做了,这是很重要的。我还挺珍惜这个训练的,所以如果这一天我都很积
  • 看了很多的视频和一些真实事件发现自己越来越恐婚了年少懵懵懂懂时很想谈恋爱 也如愿的经历了一段很甜的恋爱 虽然这段恋爱没有画上一个完美的句号 但是过程真的很美好
  • 4、男人带你去见爸妈/朋友,真的没有什么特别的原因,也不是非你不可,别觉得自己已经被确定了. 他不想再跟你继续了难道他爸妈和朋友站你这边么? 4、男人带你去见
  • 在实际操作中,择时是最难的,很多职业高手经常都判断错误,就像此刻,一涨嫌买得少,一跌嫌买得多,这时候,心态很重要,降低目标预期,瞬间就可以提升幸福感。今天状态不
  • 1209年,84岁的陆游最后一次走进沈园,为纪念已去世50年的爱人,他提笔写下一首情诗: 沈家园里花如锦,半是当年识放翁。 也信美人终作土,不堪幽梦太匆匆!
  • 看完之后我瞎了&from=罗志祥和他的好兄弟能玩多开?看完之后我瞎了&traceId=147F8AE8B04C8E2F546C72C96F3B8
  • ”于是我问孔子,这句话是我想愚弄人就愚弄的意思吗?”于是我问孔子,这句话是我想愚弄人就愚弄的意思吗?
  • 随着老师贾素丽的死,四百年前的武林神器天穹炎剑落在了许卿身上,同时留下的还有一串神秘坐标,指向一座东北小城灯塔市。对于许卿来说,他原本只是喜欢上一个女孩,想要一
  • [心][心]#Spark精靓#希望大家都能有知己相伴,不论相隔多远,再相见时都能露出明媚的笑容~[兔子][兔子]最近在微博上看到#你有超过七年时间的友谊吗#这个
  • 今天专门介绍下“清刀法”它其实也可以称为“清刀微劈雕”其处理方式有点像雕刻中的劈雕,但更多的是指在修光环节的处理 其流程就是在雕件毛胚雕刻好之后,精修光时候用刀
  • 网上晒出了她小时候的照片,感觉从小就有些高冷气质,发型也很有特点,也是比较淘气的女生,酷酷的样子和现在一点没变。网上晒出了她小时候的照片,感觉从小就有些高冷气质
  • 摘净之后,开始清洗菠菜2、盆中添加少许盐,再倒入足量的清水,将菠菜放进去给泡一泡,淡盐水有杀 菌的作用。捞出控干水分,倒进胡萝卜丝里面7、小碗里面打进去三个新鲜
  • 为增加新春佳节的传统“年味”根据实地情况,精心设计亮化方案,重点实施了公园、广场绿地等重点部位的亮化工程。 【亮化迎春】张灯结彩迎新春  传统年味扑面来为营造热
  • 16.你还很年轻,将来你会遇到很多人,经历很多事,得到很多,也会失去很多,但无论如何,有两样东西,你绝不能丢弃,一个叫良心,另一个叫理想。  18. 生活中就有
  • 开放时间:周一至周日 全天开放,建议游玩时间3~4h门票价格:免门票,免费参观亮点特色:西沙湾位于惠安崇武镇,拥有两千多米的优质沙滩,这里沙子是非常细小!海上不
  • 往事如烟,云淡风轻,我希望我能在迟暮之年,像一个智者一样看待我一生的悲喜,悲时不落泪,喜时无波澜。 在思念中回忆,过去的一切不曾丢失一点一滴,烙印在心底的东西,
  • 【一碗毒鸡汤】别再自我感动了 现在根本不算什么刻苦努力大家其实都差不多 能考上的是那些付出更多的人【今日总结】上午效率比较高 起的比较早而且一天不犯困 晚上背3
  • #清辉快讯[超话]# 伦敦单笔消费超3万,专家称中国游客成全球争夺焦点。携程全球购数据显示,伦敦、巴黎、澳门是陆客出境旅游购物人均单笔花费排名前三的城市,其中,
  • 当今世界,没人是一座孤岛#重庆婚纱照#女宝宝属虎有山有水有树林的名字【雪柠】——雪字下面的结构是一个往左倒的山字,从字形上来说符合有山的名字查找,用雪字入名喻指