FAST (кит.五百米口径球面射电望远镜, англ.Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope — «Сферический телескоп с пятисотметровой апертурой»), известный также как «Небесное око Китая» (кит.упр.中国天眼, палл.Чжунго тяньянь)[2] — радиотелескоп на юге Китая, в провинции Гуйчжоу[3][4]. После окончания строительства в 2016 году и сдачи в эксплуатацию FAST стал самым большим в мире радиотелескопом с заполненной апертурой, его диаметр — 500 метров (существует радиотелескоп с незаполненной апертурой большего диаметра — российский 576‑метровый радиотелескоп РАТАН‑600[5]).
На его строительство было затрачено более 185 млн долларов[6].
Июль 1994 года — начало разработки концепта радиотелескопа.
Октябрь 2008 года — начало проектирования радиотелескопа.
В 2011 году начато строительство телескопа[3], с марта этого года учёные, инженеры и строители временно поселились в одном из отдалённых горных ущелий уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу, (Юго-Западный Китай)[8].
Июль 2015 года — начат монтаж отражающих элементов[9]. По конструкции он схож с радиотелескопом обсерватории Аресибо и также располагается в естественном углублении[5].
3 июля 2016 года специалисты установили последний из 4450 треугольных отражателей, из которых состоит радиотелескоп. Это ознаменовало завершение основного сооружения гигантского астрономического прибора[7][10].
Непосредственные наблюдения при помощи телескопа должны начаться в конце сентября 2016 года[11], после настройки сетей и вспомогательного оборудования. На расстоянии 10 км от телескопа вводится запрет строительства и режим радиомолчания[12], переселены около 8—9 тысяч человек, проживавших на расстоянии менее 5 км от телескопа[13].
25 сентября 2016 года — начало работы радиотелескопа FAST[14]. Как ожидается, китайские астрономы получат приоритет для работы на FAST в первые два-три года его существования, затем объект будет открыт для учёных по всему миру[15].
11 января 2020 года радиотелескоп FAST прошёл государственную приёмку и был официально введён в эксплуатацию[16].
Характеристики
Телескоп FAST использует фиксированный основной рефлектор, размещённый в естественном карстовом углублении, который отражает радиоволны на приёмник, подвешенный на высоте 140 метров над ним. Рефлектор изготовлен из перфорированных алюминиевых панелей, поддерживаемых сеткой из стальных тросов, свисающих с обода.
Одна из шести опорных мачт
Поверхность рефлектора FAST образована из 4450[17] треугольных панелей, каждая размером 11 метров[18], размещённых в форме геодезического купола. Актуаторы, размещённые под ними, позволяют сформировать активную оптическую поверхность[19].
Над рефлектором на тросах установлена легкая кабина, перемещаемая кабельными роботами, расположенными на шести опорных мачтах[20]:13. Приёмные антенны установлены под ней на платформе Гью — Стюарта, которая позволяет более точно их позиционировать и компенсировать различные возмущающие воздействия, например от ветра[20]:13. Точность позиционирования антенн запланирована на уровне 8 угловых секунд[21]:24[22]:179.
FAST может фокусироваться на направлениях, составляющих угол до ±40° от зенита[20]:4. Из-за виньетирования эффективная апертура сохраняется лишь при углах не более ±30°[21]:13.
Несмотря на общий диаметр отражателя в 500 метров, эффективный диаметр отражателя, используемый в каждый момент времени при наблюдениях, составляет лишь 300 метров. В этом диаметре при помощи актуаторов поддерживается параболическая форма[20]:3. Несмотря на отсутствие единого 500-метрового отражателя и его асферичность, проект сохранил оригинальное название «Радиотелескоп с пятисотметровой сферической апертурой».
Частоты работы — от 70 МГц до 3 ГГц[23], обеспечиваемые 9 приёмниками[21]:30. Полоса 1,23—1,53 ГГц вблизи линии нейтрального водорода (21 см) обеспечивается 19-лучевым приёмником, созданным CSIRO в рамках коллаборации ACAMAR между Австралийской и Китайской академиями наук[24].
Сравнение с Аресибо
Отражатели Аресибо (сверху), FAST (в центре) и РАТАН-600 (снизу) в одном масштабе.
Радиотелескоп FAST по своей конструкции похож на радиотелескоп обсерватории Аресибо, расположенный в Пуэрто-Рико. Они оба расположены в естественных углублениях, составлены из перфорированных алюминиевых панелей и используют движущийся над ними комплект приёмного оборудования. Кроме размера (отражатель Аресибо имеет диаметр 1000 футов, то есть 305 м) между ними есть ряд различий[19][25][26].
Отражатель радиотелескопа Аресибо имеет фиксированную сферическую форму. Несмотря на то, что панели также подвешены на стальных кабелях, их натяжение изменяется вручную для точной настройки формы[19]. Форма отражателя зафиксирована, и над ним подвешено два дополнительных рефлектора для коррекции сферических аберраций[27].
Приёмная платформа Аресибо находится в фиксированном положении над отражателем. Для удержания тяжёлых дополнительных отражателей основная система кабельных подвесов выполнена статической. Имеется лишь небольшой участок, позволяющий компенсировать температурное расширение[19]:3. Антенны закреплены на вращающейся площадке под приёмной платформой[19]:4. Уменьшенный диапазон передвижения приёмников позволяет наблюдать за объектами, располагающимися не далее 19,7° от зенита[28].
Отражатель FAST значительно более глубокий, чем у Аресибо, что также способствует большему полю обзора. При диаметре на 64% больше у отражателя FAST 300-метровый радиус кривизны[20]:3, тогда как у Аресибо — 870 футов (265 м)[28], и в FAST формируется дуга в 113°—120° градусов[20]:4, по сравнению с 70° для Аресибо. Хотя Аресибо способен использовать полную 305-метровую апертуру при наблюдении объектов в зените, чаще используются наблюдения под наклоном с эффективной апертурой в 725 футов (221 м)[19]:4.
Платформа с оборудованием на телескопе Аресибо больше, и на ней установлено несколько передатчиков, что делает его одним из двух крупных радиотелескопов, которые можно использовать в радиолокационной астрономии. Система NASA «Planetary Radar System» позволяет Аресибо изучать ионосферу, внутренние планеты и выполнять точные измерения орбит околоземных астероидов. Платформа на телескопе FAST значительно меньше и не содержит передающего оборудования.
Обсерватория Аресибо находится ближе к экватору, благодаря чему при вращении Земли бо́льшая часть неба попадает в поле обзора. Аресибо расположен на широте 18,35° с. ш., а FAST — примерно на 7,5° севернее, на 25,80° с. ш.
Научные результаты работы радиотелескопа
С 2017 года до ноября 2024 года при помощи радиотелескопа «Небесное око Китая» было открыто 1000 пульсаров, это больше, чем за тот же период с помощью других телескопов мира вместе взятых. При этом всего с 1967 года за пределами Китая было открыто около 3000 пульсаров. В числе открытых с помощью радиотелескопа «Небесное око Китая» пульсаров много миллисекундных пульсаров и пульсарных двойных систем. Также с помощью этого радиотелескопа была открыта пульсарная двойная система с самым коротким орбитальным периодом, измерена масса двойной нейтронной звезды, впервые был измерен вектор скорости молодого пульсара, осуществлена высокоточная проверка теории гравитации, получено предварительное свидетельство наногерцевого гравитационно-волнового сигнала[29].
↑Receiver Systems (неопр.). FAST Home Page. National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences. Дата обращения: 28 июня 2014. Архивировано из оригинала 17 октября 2017 года.
↑Cortés-Medellín, Germán (13 сентября 2010). AOPAF: Arecibo Observatory Phased Array Feed(PDF) (Report). National Astronomy and Ionosphere Center, Cornell University. Архивировано(PDF) 8 мая 2018. Дата обращения: 29 сентября 2016.
.jpg)
