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.jpg/500px-FAST_Radio_Telescope_(captured_from_video).jpg) 2020年に上空から見た望遠鏡 | |
| 別名 | 天燕 |
|---|---|
| 場所 | 中華人民共和国 貴州省平塘県金科村 |
| 座標 | 北緯25°39′11″ 東経106°51′24″ / 北緯25.6531° 東経106.8567° / 25.6531; 106.8567 |
| 波長 | 0.10 m (3.0 GHz)～4.3 m (70 MHz) |
| 初光 | 2016年7月3日 |
| 望遠鏡スタイル | 電波望遠鏡 |
| 直径 | 500 メートル (1,640 フィート 5 インチ) |
| 照射直径 | 300 メートル (984 フィート 3 インチ) |
| 収集エリア | 196,000 m 2 (2,110,000平方フィート) |
| 照明エリア | 70,690 m 2 (760,900 平方フィート) |
| 焦点距離 | 140 メートル (459 フィート 4 インチ) |
| Webサイト | 高速baoac.cn |
  500メートル口径球面望遠鏡の位置 | |
 コモンズの関連メディア | |
五百米口径球面射電望遠鏡（FAST 、中国語：五百米口径球面射電望遠鏡）は、愛称が天眼（文字通り「天の目」）で、中国南西部貴州省平塘県の自然盆地である大窝凼洼地に設置された電波望遠鏡です。[1] FASTには、地形の自然の窪地に建設された直径500メートル（1,640フィート）の皿があります。これは世界最大の開口電波望遠鏡であり[2] 、疎らに満たされたロシアのRATAN-600に次いで2番目に大きい単一皿開口部です。[3] [4]
この衛星は、4,500枚の金属パネルで作られたアクティブサーフェスを使用して、リアルタイムで動く放物線を形成するという斬新な設計となっている。 [5]アンテナを内蔵したキャビンは、アンテナ上部のケーブルに吊り下げられており、ウインチを使って自動的に移動し、さまざまな方向から信号を受信することができる。この衛星は、10 cmから4.3 mの波長で観測を行う。[6] [7]
FASTの建設は2011年に始まりました。 2016年9月に初光を観測しました。 [8] 3年間のテストと試運転を経て、[9] 2020年1月11日に完全運用開始が宣言されました。[10]
この望遠鏡は2017年8月に、 2つの新しいパルサーを初めて発見した。[11]新しいパルサーPSR J1859-01とPSR J1931-02は、FASTパルサー#1と#2（FP1とFP2）とも呼ばれ、2017年8月22日と25日に検出され、それぞれ16,000光年と4,100光年離れている。オーストラリアのパークス天文台は、2017年9月10日に独自に発見を確認した。2018年9月までに、FASTは44個の新しいパルサーを発見し、[12] [13] [14]、2021年までに500個を発見した。 [15]
歴史
この望遠鏡は1994年に初めて提案され、 2007年7月に国家発展改革委員会（NDRC）によって承認されました。 [16]望遠鏡を設置するために、谷から65人の村が移転されました。[17]さらに、望遠鏡の半径5キロ（3マイル）以内に住む9,110人が、電波が届かない地域を作るために移転しました。[17]中国政府は、地元住民の移転のために貧困救済基金と銀行融資で約2億6,900万ドルを費やしましたが、望遠鏡自体の建設には1億8,000万ドルの費用がかかりました。[18]
2008年12月26日、建設現場で基礎工事が行われた。[19]建設は2011年3月に始まり、[20] [21]最後のパネルは2016年7月3日の朝に設置された。[17] [21] [22] [23]
当初予算は7億人民元だったが[3] : 49 [20]、最終費用は12億人民元（1億8000万米ドル）となった。[17] [24]遭遇した大きな困難は、サイトが遠隔地にあり道路のアクセスが悪いことと、主鏡アクチュエータからの無線周波数干渉（RFI）を抑制するためにシールドを追加する必要があったことである。 [5]アクチュエータはシールド効率の要件を満たすように再設計され、その設置は2015年に完了した。それ以来、アクチュエータからの干渉は検出されていない。[25]
試験と試運転は2016年9月25日の初観測とともに始まった。[26]最初の観測はアクティブな主反射鏡なしで行われ、固定形状に設定され、地球の自転を利用して空をスキャンしている。[5]その後の初期の科学研究は主に低周波で行われ[27]、アクティブ表面が設計精度に達するまで続いた。[28]より長い波長は反射鏡の形状の誤差の影響を受けにくい。さまざまな機器を較正して完全に運用できるようになるまで3年かかった。[26]
望遠鏡の周辺で観光産業を発展させようとする地方自治体の取り組みは、近くの携帯電話が電波干渉の発信源となることを心配する天文学者の間で懸念を引き起こしている。[29] 2017年には1000万人の観光客が訪れると予測されており、当局は科学的使命と観光の経済的利益のどちらを優先するかの決断を迫られるだろう。[30] [更新が必要]
このプロジェクト[5]の主たる推進力となったのは、中国科学院傘下の中国国立天文台の研究者ナン・レンドンであった。彼はこのプロジェクトの主任科学者[23]と主任技術者[5]を務めた。彼は2017年9月15日にボストンで肺がんのため亡くなった。[31]
2022年6月14日、中国のFAST望遠鏡で作業していた天文学者たちは、人工的な（おそらくエイリアンの）信号を検出した可能性があると報告したが、何らかの自然な電波干渉がその原因であるかどうかを判断するにはさらなる研究が必要であると警告した。[32] [33]最近では、2022年6月18日、いくつかのSETI関連プロジェクトの主任科学者であるダン・ワートハイマーが、「これらの信号は電波干渉によるものであり、地球外生命体によるものではなく、地球人による電波汚染によるものだ」と指摘した。[34]
概要
FAST は、カルスト岩の自然の陥没穴に直径 500 メートル (1,600 フィート) の反射面を備え、その上 140 メートル (460 フィート) に吊り下げられた「フィード キャビン」内の受信アンテナに電波を集中させます。反射鏡は、縁から吊り下げられた鋼鉄ケーブルのメッシュで支えられた穴あきアルミニウム パネルで作られています。
FASTの表面は、1辺が11メートル（36フィート）の三角形のパネル4,450枚[17]で構成され、 [35]ジオデシックドームの形をしています。その下には2,225台のウインチ[5]があり、パネル間のジョイントを引っ張って柔軟なスチールケーブルサポートを変形させ、目的の空の方向に合わせたパラボラアンテナにするアクティブな表面になっています。 [36]
反射鏡の上には、6つの支持塔の上でウインチサーボ機構を使ってケーブルロボットによって動かされる軽量の給電キャビンがある。 [21] : 13 受信アンテナは、その下のスチュワートプラットフォームに取り付けられており、位置の精密制御と風の動きなどの外乱の補正を行う。[21] : 13 これにより、計画された指向精度は8秒角になる。[6]
有効照射口径を200mに縮小すると最大天頂角は40度になるが、有効照射口径を損失なく300mにすると最大天頂角は26.4度になる。[ 37] [3] : 13
反射鏡の直径は500メートル（1,600フィート）で、正しい放物線形状に保持され、受信機によって「照らされる」が、一度に使用できるのは直径300メートルの円だけである。[21] : 13 望遠鏡は、500メートル口径の300メートル部分を照らすことで、空のさまざまな位置に向けることができる。（FASTの有効口径は、同等の直径338メートルの開口を持つ ヒカマルカ電波天文台よりも小さい）。
動作周波数範囲は70MHzから3.0GHzで 、 [ 38]上限はプライマリが放物線を近似できる精度によって決まります。若干の改善は可能ですが、三角形セグメントのサイズにより受信できる最短波長が制限されます。当初の計画では、9台の受信機で周波数範囲をカバーする予定でした。建設段階で、260MHzから1620MHzをカバーする試運転用の超広帯域受信機が提案され、構築され、FASTから最初のパルサー発見をもたらしました。[39]現時点では、19ビームのFAST Lバンド受信機アレイ（FLAN [7]）のみが設置されており、1.05GHzから1.45GHzの間で動作しています。
オーストラリアのパースにある国際電波天文学研究センター（ICRAR）とヨーロッパ南天天文台が開発した次世代アーカイブシステム（NGAS）は、収集した大量のデータを保存・管理します。[40]
望遠鏡の近くの5キロメートルの区域では、観光客は携帯電話やその他の電波を発する機器を使用することが禁止されている。[41]
科学ミッション
FASTのウェブサイトには、電波望遠鏡の科学的目的が次のように記載されています。[42]
- 大規模な中性水素調査
- パルサー観測
- 国際超長基線電波干渉計（VLBI）ネットワークをリード
- 星間分子の検出
- 星間通信信号の検出（地球外知的生命体の探索）
- パルサータイミングアレイ[43]
FAST望遠鏡は、宇宙における知的な地球外通信を探索するために、2016年10月にブレークスルーリッスン SETIプロジェクトに参加しました。 [44]
2020年2月、科学者たちはこの望遠鏡による最初のSETI観測を発表した。[45]
中国の環球時報は、500メートル（1,600フィート）のFAST望遠鏡が2021年4月（申請の審査開始）から世界の科学コミュニティに公開され、2021年8月から有効になると報じた。外国人科学者は中国国家天文台にオンラインで申請書を提出することができる。[46] [47]
アレシボ望遠鏡との比較
FASTの基本設計は、以前のアレシボ望遠鏡と似ています。どちらの設計も、カルスト石灰岩の自然のくぼみに穴のあいたアルミニウム板で作られた反射鏡を設置し、その上に可動式の受信機を吊り下げていました。また、有効口径はどちらも主望遠鏡の物理的なサイズよりも小さいです。ただし、サイズ以外にも大きな違いがあります。[36] [48] [49]
まず、アレシボの皿は球形に固定されていました。形状を微調整するために、下部にサポートが付いた鋼鉄ケーブルで吊り下げられていましたが、手動で操作され、メンテナンス時にのみ調整されました。[36]固定された球形でしたが、球面収差を補正するためにグレゴリオ配置で吊り下げられた2つの追加の反射鏡がありました。[50]
第二に、アレシボの受信機プラットフォームは固定されていた。追加された反射鏡の重量を支えるため、主要な支持ケーブルは固定されており、熱膨張を補正する3つの固定ウインチのみが電動式であった。[36] : 3 アンテナはプラットフォームの下の回転アームに沿って動くため、方位角の調整は限定的であったが、[36] : 4 アレシボは方位角の制限はなく、天頂角のみに制限されていた。可動範囲が狭いため、天頂から19.7°以内の物体しか観測できなかった。[51]
3 つ目は、アレシボはより高い周波数を受信できるということです。FAST の主反射鏡を構成する三角形のパネルのサイズは有限であるため、放物線を近似できる精度が制限され、焦点を合わせられる最短波長も制限されます。アレシボはより堅牢な設計のため、3 cm 波長 (10 GHz) まで鮮明な焦点を維持できます。一方、FAST は 10 cm (3 GHz) に制限されています。二次反射鏡の位置制御を改善すれば、これを 6 cm (5 GHz) まで押し上げることができるかもしれませんが、そうなると主反射鏡が厳しい制限になります。
第四に、FAST の皿は大幅に深く、視野が広くなっています。直径は 64% 大きいものの、FAST の曲率半径は 300 m (980 フィート) で、アレシボの 270 m (870 フィート) よりわずかに大きいだけであり、[ 51] 113 ° の円弧を形成します[21] : 4 (アレシボは 70°)。アレシボの全開口 305 m (1,000 フィート) は天頂にある物体を観測するときに使用できますが、これは周波数範囲が非常に狭く、2017 年以来損傷のため使用できなくなっていたラインフィードでのみ可能でした[52]。アレシボの観測のほとんどはグレゴリオ暦のフィードを使用しており、有効開口は天頂で約 221 m (725 フィート) でした[52] [36] : 4
第五に、アレシボのより大きな二次プラットフォームには複数の送信機も収容されており、レーダー天文学が可能な世界でも数少ない機器の1つとなっている。(惑星レーダーは、ヒカマルカ、ミルストーン、アルタイルの各天文台でも可能である。) NASAが出資した惑星レーダーシステムにより、アレシボは水星から土星までの固体物体を調査し、地球近傍物体、特に潜在的に危険な物体の軌道を非常に正確に決定することができた。アレシボには、NSFが出資した電離層研究用のレーダー(イオノゾンデ)もいくつか含まれていた。このような強力な送信機は、FASTの小さな受信機キャビンには大きすぎて重すぎるため、原理的にはバイスタティックレーダーシステムの受信機として機能することはできるが、惑星防衛に参加することはできません。(アレシボは、成層圏でのSバンドレーダー実験や金星のISARマッピングなど、補助的な100メートル皿を使ったいくつかのマルチスタティック実験に使用されています。)
参照
- 中国の宇宙計画
- KARST – 1990年代に中国が提案したSKAの開催地
- 望遠鏡の種類一覧
- スクエアキロメートルアレイ–オーストラリアと南アフリカに提案されている 1 km 2 の望遠鏡アレイ
参考文献
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- ^ ab 「アレシボ：アンテナに関する一般的な統計情報」。国立天文学・電離層センター。2005年1月3日。2016年8月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年7月5日閲覧。
- ^ ab “アレシボ天文台とその望遠鏡”。2019年9月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年12月1日閲覧。
さらに読む
- Nan, R.; et al. (2002 年 6 月 16 日)。「キロメートル平方エリアの電波合成望遠鏡 - KARST」(PDF)。2006 年 10 月 29 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- Jin, CJ; Nan, RD ; Gan, HQ (2007 年 10 月)。「FAST 望遠鏡と高精度天体測定への貢献の可能性」( PDF)。国際天文学連合紀要。3 (S248): 178–181。Bibcode :2008IAUS..248..178J。doi : 10.1017 /S1743921308018978。
- Li, Di; Pan, Zhichen (2016 年 12 月 30 日). 「500 メートル口径球面電波望遠鏡 (FAST) プロジェクト」. Radio Science . 51 (7): 1060–1064. arXiv : 1612.09372 . Bibcode :2016RaSc...51.1060L. doi :10.1002/2015RS005877. S2CID 119363387.
外部リンク
- 500メートル口径球面電波望遠鏡 – ウェブサイト
- 世界最大の電波望遠鏡の建設 – YouTubeの BBC ニュース
- FAST: 世界最大の望遠鏡 - YouTubeの China Icons (2016 年 9 月 25 日)
- FAST 銀河面パルサースナップショット調査
