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走進“中國天眼”:“天空實驗室”里科學家怎么工作
2021年01月25日 17:44
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  “天空實驗室”里的科學家怎么工作?

  新華社貴陽1月25日電(記者齊健)“中國天眼”身在洼地,但在科學家眼中,它心系深空,是一座“天空實驗室”?茖W家是依靠什么在天地間“連線”,又是如何駕馭這樣龐大的射電望遠鏡服務于科學實驗呢?

  到現(xiàn)在為止,應該沒有天文學家上過太空,但他們卻是最了解宇宙的一群人,靠的是什么?

  不少人小時候嘗試過用曝光的膠片觀看日食,還有動手能力更強的,用兩個放大鏡自制過光學望遠鏡。望遠鏡就是天文學家了解宇宙的必備工具。但射電望遠鏡不同于人們熟悉的光學望遠鏡,它不能直接成像,而是抓取目標的無線電信號,用數(shù)據(jù)說話。

  天文學家如何利用“天眼”開展工作?有點類似移動靶射擊運動,需要不斷地選取目標、瞄準目標射擊、分析結果。

  據(jù)北京大學教授、中科院國家天文臺研究員李柯伽介紹,第一步要考慮望遠鏡頻率是否合適、靈敏度是否足夠、目標是不是在可視范圍內,以便確定觀測源的坐標,形成觀測列表。

  第二步是望遠鏡控制部門執(zhí)行觀測。如何精確控制“天眼”瞄準動輒光年之外的目標?簡單地說,一是通過天體坐標計算出望遠鏡所需的“姿態(tài)”,二是驅動電機控制望遠鏡的“姿態(tài)”。

  因為地球在不停自轉和公轉的緣故,這樣的觀測比移動靶射擊復雜得多,要不斷地修正望遠鏡的位置,不斷地瞄準目標,并確保一直命中靶心。

  第三步是通過編程來分析數(shù)據(jù)。外表安靜的“天眼”,內心澎湃,每秒最高傳輸數(shù)據(jù)38G。海量的數(shù)據(jù),基本沒有手動分析的可能,所以天文學家都是“程序員”,用大數(shù)據(jù)手段實現(xiàn)天地“連線”。

  如此繁瑣的、針對宇宙深空的觀測有什么意義呢?

  這要從我們去中學物理實驗室做實驗說起。前輩科學家發(fā)現(xiàn)的物理定律,我們在物理實驗室里做實驗,結果都能驗證定律為真。在“天空實驗室”里呢?那可不一定。

  天文學跟物理學密不可分,大尺度時空結構、宇宙演化、高能天體(如黑洞、脈沖星等)都是以廣義相對論為重要理論基礎的。前人依靠頭腦做實驗,得出了理論,理論研究走在前面,后人如何驗證呢?這些天體質量驚人、距離以光年計,對應的物理參數(shù)和空間都是人類無法達到的,只能用“天空實驗室”來驗證。

  在“天空實驗室”里,天文學家除了重復繁瑣的觀測、驗證,都保留一顆期待的心——比如找到某個能解釋一些奇怪天文現(xiàn)象的關鍵,或是發(fā)現(xiàn)目前的理論無法解釋的現(xiàn)象。真到了那一天,科學理論又會向前邁進一大步。

【編輯:梅鐿瀧】