Радиотелескопът FAST е най-големият радиотелескоп с една чиния в света. Намира се в естествена карстова падина в провинция Гуейджоу, Китай, а диаметърът на отражателя му е 500 метра. Прякорът му е Тиенян – „Окото на небето“. През септември 2016 г. улавя първия си сигнал. Името FAST е съкращение от Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope – сферичен телескоп с 500-метров отвор.
Чиния в карстова яма
Мястото не е избрано случайно. Падината Даводан в окръг Пинтан е естествен кладенец в карстовите скали и сама по себе си има почти нужната форма. Така строителите не изкопават огромна яма, а използват готовата. Идеята е предложена през 1994 г., проектът е одобрен през 2007 г., а строежът започва през март 2011 г. Последният панел е монтиран на 3 юли 2016 г.
Телескопът струва около 1,2 милиарда юана, или 180 милиона долара. Около него е създадена радиотиха зона. Хората в радиус от 5 километра – над 9000 души – са преселени. В зоната туристите не могат да използват мобилни телефони и други устройства, които излъчват радиовълни. Двигател на проекта е астрономът Нан Жъндун, главен учен и главен инженер на FAST. Той умира през 2017 г., само година след първия сигнал.
Огледало, което променя формата си
Обикновената чиния е твърда. Тук отражателят е изграден от перфорирани алуминиеви панели върху мрежа от стоманени въжета, окачени от ръба.
А формата? Около 4500 метални панела – по-точно 4450 триъгълника със страна около 11 метра – се местят в реално време и оформят парабола. Под тях има 2225 задвижващи механизма, които дърпат възлите на мрежата. Точността, с която триъгълниците наподобяват парабола, определя и най-късите вълни, които телескопът може да фокусира – около 10 сантиметра. Затова FAST работи в радиодиапазона от 10 сантиметра до 4,3 метра.
От сферичната повърхност системата оформя осветен участък с диаметър 300 метра. Само той работи в дадения момент. Когато телескопът трябва да гледа в друга посока, параболата буквално се премества по чинията. Така FAST следи обекти на до 40 градуса от зенита, без самата чиния да помръдва.
Кабина на въжета
Над чинията, на 140 метра, виси сравнително лека кабина с приемната антена – около 30 тона. Шест стоманени въжета, опънати от шест кули около ямата, образуват паралелен робот. Лебедки със сервомотори скъсяват и отпускат въжетата и местят кабината до фокуса на параболата. Вътре в кабината платформа на Стюарт прави финото нагласяне и компенсира люлеенето от вятъра. Измервателна система постоянно сверява позицията ѝ, вместо да разчита на една команда.
Ето FAST в няколко числа:
- диаметър на отражателя: 500 м;
- работещ участък: 300 м;
- панели: 4450, задвижвани от 2225 механизма;
- кабина с приемници: около 30 т, на 140 м над чинията;
- честоти: от 70 MHz до 3 GHz.
Отвъд границата от 100 метра
Преди FAST строежът на традиционните подвижни чинии се сблъсква с инженерна граница от около 100 метра. По-големите се огъват под собственото си тегло и под натиска на вятъра. Изключение дълго е само неподвижният 305-метров телескоп Аресибо в Пуерто Рико, също вграден в карстова яма. FAST преодолява тази граница и предлага нов начин за изграждане на големи радиотелескопи. Чувствителността му е 2,5–3 пъти по-висока от тази на Аресибо.
А 500 метра? Това е дължината на почти пет футболни игрища, наредени едно след друго.
Какво чува „Окото на небето“
Първите си открития FAST прави през август 2017 г. – два нови пулсара. Това са бързо въртящи се неутронни звезди, които пращат радиоимпулси като фар. До ноември 2024 г. откритите от него пулсари вече са над 1000. Според Китайската академия на науките това е повече, отколкото всички други телескопи са открили за същия период. Телескопът изучава и бързите радиоизблици, неутралния водород в галактиките и магнитните полета в облаци, в които се раждат звезди. Участва и в търсенето на извънземни сигнали. Засега наблюденията се правят основно с приемник с 19 лъча, който оглежда 19 точки от небето едновременно. През 2020 г. е обявен за напълно действащ, а от 2021 г. е отворен и за учени от целия свят.
Докато Хъбъл гледа Вселената в светлина от орбита, FAST я слуша от дъното на една планинска яма. Друг научен инструмент с подобен размах е Големият адронен колайдер – 27-километров пръстен под земята.
Чинията не стои неподвижна. Тя се прекроява, докато слуша.
Източници: Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope – Wikipedia, FAST: The Five-Hundred-Meter Aperture Spherical Radio Telescope – Engineering (2023)