จีนสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดยักษ์ 500 เมตรในปล่องภูเขาไฟตามธรรมชาติเพื่อศึกษาจักรวาล

กล้องโทรทรรศน์วิทยุ FAST ซึ่งติดตั้งในมณฑลกุ้ยโจว ประเทศจีน ปัจจุบันกลายเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ทางดาราศาสตร์จานเดียวที่ใหญ่ที่สุดในโลก เสาอากาศทรงกลมกว้าง 500 เมตรถูกสร้างขึ้นภายในที่ราบคาสต์ตามธรรมชาติ โดยใช้ประโยชน์จากภูมิประเทศแบบภูเขาเพื่อช่วยในการขุดค้นนับพันล้าน โครงสร้างนี้มีชื่อเล่นว่า “ดวงตาแห่งโลก” ได้เริ่มติดตามสัญญาณจักรวาลและมีส่วนช่วยในการค้นพบดาราศาสตร์วิทยุอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน อุปกรณ์ทำงานในลักษณะพิเศษ แผงสามเหลี่ยมหลายพันแผงเคลื่อนอย่างต่อเนื่องเพื่อมุ่งความสนใจไปที่เป้าหมายทางดาราศาสตร์ต่างๆ โดยไม่ขยับฐานขนาดยักษ์

วิศวกรรมศาสตร์นำจานขนาด 500 เมตรมาสู่ธรรมชาติได้อย่างไร

การสร้างโครงสร้างโลหะครึ่งกิโลเมตรบนที่ดินทั่วไปจะต้องใช้ต้นทุนทางดาราศาสตร์ วิธีแก้ไขคือหาปล่องภูเขาไฟธรรมชาติที่มีรูปทรงชามที่สมบูรณ์แบบ ดินที่มีรูพรุนของพื้นที่คาร์สต์ทำหน้าที่เป็นท่อระบายน้ำ ช่วยป้องกันน้ำท่วมในช่วงฝนตกหนัก ห้องโดยสารรับถูกแขวนลอยอยู่ในอากาศด้วยระบบเคเบิลและกว้านเหล็กที่ซับซ้อน แนวทางนี้ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและลดเวลาการก่อสร้างได้อย่างมากเมื่อเทียบกับโครงการระดับโลกอื่นๆ

โครงสร้างขนาดใหญ่ที่เคลื่อนที่โดยไม่ละทิ้งที่

แม้ว่ากล้องโทรทรรศน์วิทยุฟาสต์จะมีลักษณะคงที่ แต่กล้องโทรทรรศน์วิทยุฟาสต์ก็ยังคงมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา พื้นผิวของจานประกอบด้วยแผงสามเหลี่ยมหลายพันแผงที่ยึดติดกับตัวกระตุ้นเชิงกล มอเตอร์เหล่านี้จะดึงและดันแผงเพื่อทำให้พื้นผิวผิดรูปและสร้างพาราโบลาต่างๆ แบบเรียลไทม์ ทำให้คุณสามารถมุ่งความสนใจไปที่เป้าหมายทางดาราศาสตร์ได้โดยไม่ต้องขยับโครงสร้างพื้นฐาน

ความสามารถนี้สร้างความแตกต่างอย่างมากจากรุ่นก่อนในประวัติศาสตร์:

• กล้องโทรทรรศน์วิทยุ FAST (จีน):พื้นผิวที่ใช้งานได้พร้อมแผงเปลี่ยนรูปที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ เส้นผ่านศูนย์กลาง 500 เมตร โฟกัสการรับแสงที่ควบคุมโดยสายเคเบิล
• กล้องโทรทรรศน์วิทยุอาเรซิโบ (ปิดการใช้งาน):พื้นผิวพาสซีฟพร้อมแผงทรงกลมคงที่ เส้นผ่านศูนย์กลาง 305 เมตร แท่นแขวนแบบหนัก
• ความไวเปรียบเทียบ:FAST จับสัญญาณที่อ่อนกว่ามากเนื่องจากขนาดที่เหนือกว่าและความยืดหยุ่นทางกล

สัญญาณที่ Eye of the Earth ค้นหาในจักรวาล

วัตถุประสงค์หลักของอุปกรณ์คือจัดทำแผนผังการกระจายตัวของไฮโดรเจนที่เป็นกลางและจัดทำรายการพัลซาร์ใหม่ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนหนาแน่นพิเศษที่ปล่อยรังสีเป็นจังหวะ ความไวสัมบูรณ์ของกล้องโทรทรรศน์วิทยุทำให้ไม่สามารถเอาชนะการสำรวจทางดาราศาสตร์เชิงลึกได้ อุปกรณ์ดังกล่าวติดตามปรากฏการณ์ที่ยังอธิบายไม่ได้และมีส่วนช่วยในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกผ่านรายการดาราศาสตร์วิทยุนานาชาติ

ภารกิจสำคัญในการดำเนินงาน ได้แก่ :

• การค้นพบพัลซาร์ผ่านการทำแผนที่วัตถุดาวฤกษ์ที่หมุนรอบตัวมากเกินไป
• การระเบิดของวิทยุอย่างรวดเร็วและแสงวาบจักรวาลลึกลับที่บันทึกได้อย่างต่อเนื่อง
• โมเลกุลระหว่างดวงดาวที่ระบุอยู่ในเมฆก๊าซในอวกาศ
• สสารมืดที่ศึกษาโดยพลศาสตร์การหมุนของกาแลคซีใกล้เคียง

เหตุใดความเงียบของวิทยุจึงมีความสำคัญสูงสุด

เพื่อให้หอดูดาวสามารถ “ได้ยิน” สัญญาณจาง ๆ จากดวงดาวที่อยู่ห่างออกไปหลายพันปีแสงได้นั้น หอดูดาวจำเป็นต้องมีความเงียบทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่สมบูรณ์ รัฐบาลจีนได้จัดตั้งเขตยกเว้นระยะทาง 5 กิโลเมตรรอบๆ สถานที่ดังกล่าว และย้ายผู้อยู่อาศัยหลายพันคน ไม่อนุญาตให้นักท่องเที่ยวหรือพนักงานพกพาโทรศัพท์มือถือ Wi-Fi หรือกล้องดิจิตอลทั่วไปในบริเวณใกล้เคียง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากเทคโนโลยีเหล่านี้จะทำให้ข้อมูลทางดาราศาสตร์ที่รวบรวมมาสับสนอย่างสมบูรณ์ เอกสารจาก Chinese Academy of Sciences พิสูจน์ว่าการป้องกันนี้มีความสำคัญสำหรับการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง

ผลกระทบทางวิทยาศาสตร์ระดับโลกของโครงสร้างขนาดใหญ่

ด้วยการจัดสรรชั่วโมงการใช้งานให้กับนักดาราศาสตร์ทั่วโลก สิ่งอำนวยความสะดวกนี้ได้ทำลายข้อจำกัดก่อนหน้านี้ในด้านความไวของดาราศาสตร์วิทยุ ข้อมูลที่รวบรวมมาทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ และช่วยให้เข้าใจความเร็วของการขยายตัวของจักรวาล “ดวงตาแห่งโลก” แสดงถึงเดิมพันที่ใหญ่ที่สุดของวิศวกรรมโครงสร้างเอเชียในด้านวิทยาศาสตร์พื้นฐาน เขาไม่ได้สร้างผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ แต่ผลิตความรู้ที่บริสุทธิ์ ตั้งใจฟังอย่างตั้งใจในความมืดเพื่อถอดรหัสว่าจักรวาลกำเนิดมาอย่างไรและจักรวาลกำลังมุ่งหน้าไปที่ใด