Чаще всего, если дело касается категории «самый-самый», то это принадлежит либо арабам, либо китайцам, при чем довольно часто пальму первенства они перехватывают друг у друга. Чтобы не создавалось в мире, всегда кто-то из этих ребят сделает больше, дороже, выше, футуристичней и в целом масштабней. Не так давно китайцам удалось выбиться в тройку владельцев крупнейших радиотелескопов мира, где телескоп FAST со своими размерами занял второе место.

В списке крупнейших радиотелескопов телескоп FAST по размерам уступил российскому РАТАН-600, что в Карачаево-Черкесии, недалеко от станицы Зеленчукская, на высоте 970 метров, с собирательной площадью 12 тыс. м² и диаметром 576 метров. Однако РАТАН-600 по типу антенны имеет кольцеобразную форму, а телескоп FAST неподвижную сферическую, и по этому типу он является наибольшим в мире, с наибольшей собирательной площадью, обогнав американский Аресибо, что в Пуэрто-Рико.

Телескоп FAST расшифровывается как «Five hundred meter Aperture Spherical Telescope», что в переводе значит «Радиотелескоп с пятисотметровой апертурой», китайцы называют эту технику Тяньянь, что значить «Глаз Небес». Радиотелескоп был построен в провинции Гуйчжоу, на юго-западе Китая. Чтобы удешевить строительство телескоп FAST сделали в классификации «Земляных чаш», то есть в качестве основы отражателя использовали природный рельеф местности.

Под строительство зеркала радиотелескопа наиболее подошла карстовая котловина Даоданг в Цяньнань-Буи-Мяоском автономном округе, диаметр которой составляет 800 метров. Над поверхностью котловины сделали обод на котором повещена сеть из стальных тросов, покрытая перфорированными треугольными алюминиевыми панелями, количество которых составило 4450 единиц. Таким образом телескоп FAST получил общий физический диаметр 500 метров, из которых эффективный диаметр составляет 300 метров. Собирательная площадь радиотелескопа составила около 190 тыс. м².

Для фокусировки радиоволн телескоп FAST оснастили приемником, подвешенным над зеркалом, с фокусным расстоянием 140 метров. Для понимания масштабов, в пространство от рефлектора до приемника можно поместить 45-этажный дом! Кабина приемника способна передвигаться посредством кабелей и сервомеханизмов, которые вторично подрегулируются роботами, для более точного приема. Вся система кабелей и сервомеханизмов крепится к шести высоким опорным башням. Также телескоп FAST имеет систему, позволяющую фокусироваться в любой точке пространства в пределах отклонения ± 40 ° от зенита.

Что касательно истории проекта, то впервые идею возвести телескоп FAST выдвинули в 1994 году, но одобрено это было лишь в июле 2007 года Национальной комиссией развития и реформ. Сперва были переселены деревни и жители, живущие в радиусе 5 километров от проекта. В конце 2008 года была осуществлена первая закладка фундамента. Строительство самой конструкции начали в марте 2011 года, длившееся 5 лет, до июля 2016 года. Телескоп FAST обошелся Китаю в 180 млн. долларов США.

— О крупнейшем радиотелескопе, который вчера запустили в Китае, накануне говорил весь мир. Как вы оцениваете важность этого события?

— Наверное, правильнее назвать это официальным завершением строительства телескопа. Можно назвать это открытием, но нужно понимать, что для всех без исключения инструментов подобного класса в мире требуются годы, чтобы ввести их в полноценную эксплуатацию.

Годы с того момента, как объявляется о завершении их строительства.

Это связано с тем, что подобные телескопы технологически крайне сложны. И чтобы достичь тех параметров, которые были заложены в проект, требуется очень много работы.

— В чем особенность схемы телескопа?

— Телескоп FAST — это 500-метровое зеркало, положенное внутрь природной впадины, которую немножко подрихтовали. Его геометрическая форма — сфера. Наводиться на разные объекты на небе он может с большим трудом просто потому, что разные объекты в разное время на небе находятся в разных местах. Телескоп аналогичен 300-метровому радиотелескопу в Аресибо, который тоже находится в природной впадине. Иногда, кстати, говорят, что Аресибо построен в жерле вулкана, на самом деле — в карстовой воронке. Аресибо наводится на объекты в достаточно ограниченном интервале углов путем движения вторичного зеркала на трех тросах.

Наши китайские коллеги внесли принципиальные изменения в эту схему, благодаря чему у FAST будут значительно более широкие возможности по наведению на небесный объект и слежению за ним.

Фактически FAST будет видеть намного больший участок неба, если грубо — около 2/3 всего неба.

Каким образом? У FAST будет фактически активная поверхность. 4,5 тыс. панелей, из которых он выложен, пока не умеют двигаться. Поэтому первые наблюдения будут проводиться, пока телескоп представляет собой сферу, в зените или недалеко от зенита. Но уже через год-два китайские коллеги должны научиться делать эту сферу активной. То есть каждая панель в режиме реального времени сможет подстраиваться под параболоид вращения, направленный в ту точку неба, из которой мы хотим поймать излучение. В результате он не будет терять эффективную площадь, как теряет Аресибо, он сможет наводиться на более широкий диапазон источников и следить за ними дольше. Это серьезнейший скачок вперед относительно Аресибо не только за счет увеличения площади, но и за счет введения активной поверхности.

— В чем этот телескоп будет самым-самым?

— Он будет самым чувствительным. Пока. Поскольку если просуммировать собирающую поверхность, то она у него самая большая. Он будет самым чувствительным только на тех длинах волн, на которых будет работать. Очевидно, что на коротких длинах волн он уже не сможет конкурировать с такими телескопами, как антенна в Эффельсберге, Green Bank Telescope, ALMA и другие.

— Каковы заявленные и реальные цели радиотелескопа?

— Во-первых, это радиопульсары. Потому что пульсары имеют падающий спектр: чем короче длина волны, тем слабее сигнал. Поэтому любой телескоп, работающий на длинных волнах, очень подходит для пульсаров, FAST для изучения пульсаров будет шикарен.

Пульсары интересны сами по себе, не будем забывать, что это самые точные в мире часы, и о том, что на сегодня это самый клевый способ проверки предсказаний, вытекающих из общей теории относительности.

Кроме того, на основе пульсаров предлагается построить схему, которая ловит гравитационные волны. И эта схема не заменит собой наземный гравитационный интерферометр LIGO просто потому, что они ориентированы на исследования гравволн разной частоты. Множество пульсаров на небе фактически можно использовать как реперные точки, и мы можем исследовать, как дрожит Земля относительно них. Ведь Земля — это тот самый кирпич, который дрожит при изменении пространства-времени.

Второй задачей станет исследование темной материи.

Одна из причин, по которой мы знаем, что она существует, — это кривые вращения нейтрального водорода в дисках галактик. Если мы хотим получить статистику, богатый материал по большому числу галактик, очевидно, нам нужен чувствительный телескоп, и FAST будет этим заниматься.

Раз это самый чувствительный в мире телескоп на волне 18 см, то он сможет это делать для большего числа галактик, находящихся дальше.

Несомненно, важной задачей станет изучение так называемых сверхбыстрых радиовсплесков (FRB). Многие из них достаточно слабые, некоторые как раз открыты с помощью Аресибо. Проблема таких телескопов в том, что участок неба, который они могут наблюдать в определенный момент времени, мал. Но эта проблема решаема. Нужно построить многолучевую систему с несколькими приемниками излучения, которая чем-то напоминает ПЗС-матрицы в оптике. Если китайцы сделают это, они смогут серьезно заниматься FRB. А это круто, поскольку быстрые радиовсплески детектируются строго на тех волнах, на которых будет работать FAST.

До сих пор непонятно, что это такое, есть целый зоопарк быстрых радиовсплесков, и этот телескоп сможет их гораздо лучше изучать, набирать их статистику.

— Главное — не открывать невыключенные микроволновки. FRB в Австралии ошибочно фиксировали тогда, когда рядом с радиотелескопом сотрудники открывали дверцу печи без ее выключения. Они не дожидались, когда печь закончит работу.

— Весь мир кричит о том, что телескоп будет искать жизнь во Вселенной. Даже The New York Times вышла с заголовком «Китай ищет научной славы и пришельцев». Это такой популизм, направленный на привлечение внимания?

— Очевидно, это пишется, так как это несравненно проще объяснить, чем те научные задачи, которые стоят перед телескопом. Просто журналисты не напрягаются, чтобы потратить время и силы и это объяснить.

И их можно понять: им нужно, чтобы их читали, а большинство людей в мире больше минуты на прочтение этой новости не потратит.

А таким количеством знаков ни про что, кроме «зеленых человечков», вы не напишете. В то же время ничего постыдного в поиске внеземного разума нет, это нормальная задача, одна из многих, которые телескоп будет решать. Я был в Китае, когда строители FAST делали доклад о научных задачах, которые будут решаться. Обсуждение было профессиональным, не было никакого популизма. Это очень серьезный проект, и главное в нем даже не наука, а технологии, которые никто другой раньше не придумал.

Что касается доступа к телескопу, очевидно, он не будет закрыт для всего мира. Вокруг него еще пару лет назад организованы международные рабочие группы для проработки перспектив по разным научным задачам. Он будет доступен для ученых со всего мира, так же как сегодня любой другой крупный радиотелескоп.

— В свете этого будет ли телескоп задействован в таких международных проектах, как «Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой» (РСДБ), ваш «Радиоастрон» и другие?

— Без сомнения, будет. Мы очень надеемся, что он будет использован в программе «Радиоастрона». Я надеюсь, что наши китайские коллеги введут интерферометрическую моду, то есть возможность участвовать в программах РСДБ, раньше, чем «Радиоастрон» прекратит свою деятельность. На сегодняшний день ситуация у «Радиоастрона» очень неплохая, «Роскосмос» продлил финансирование наблюдений до конца 2018 года.

Если FAST до этого времени введет моду интерферометрии, мы обязательно поработаем вместе.

На сегодняшний день в этой моде мы работаем со всеми китайскими радиотелескопами. Это 25-метровое зеркало в Урумчи, 25-метровое зеркало под Шанхаем и 65-метровое зеркало тоже под Шанхаем.

— Какое место Китай занимает сегодня в мировой радиоастрономии и какое будет занимать с введением нового телескопа?

— Нашим китайским коллегам-радиоастрономам еще есть куда расти. Это хорошо видно, и наши китайские коллеги сами признают, что у них все еще есть нехватка высокопрофессиональных кадров в радиоастрономии. И в этом смысле FAST — это один из способов, с помощью которого эту нехватку кадров они смогут восполнить, проводя активную тренировку на двух, а скоро уже и на трех новых радиотелескопах.

Первый — это введенное год назад в строй 65-метровое полноповоротное зеркало с активной поверхностью под Шанхаем, второй — это FAST, и будет третий

— Китай начинает строительство рекордного по размерам 110-метрового полноповоротного телескопа в Урумчи.

У них будет три высококлассных телескопа, на которых они смогут ковать свои кадры. Те вещи, которые их промышленность может изготовить самостоятельно, они делают сами. А то, что сделать не могут, они покупают. Например, приемники для радиотелескопов и электронику, которая за ними стоит, они покупают в США в Национальной радиоастрономической обсерватории.

Что касается будущего мировой радиоастрономии, то она движется в сторону антенной решетки площадью 1 кв. км SKA (Square Kilometre Array). Первая фаза SKA будет построена в Австралии и ЮАР, и это будет сравнимо с FAST. Но вторая фаза SKA, которая будет основана на большом количестве малых телескопов, будет несравнимо чувствительнее, чем FAST.

— С введением этих мощностей радиоастрономия получит количественный или качественный скачок?

— Несомненно, качественный. Потому что, если вас интересуют не только новые технологии, но и возможность убедиться в том, что новый телескоп даст качественно новые научные результаты, есть неписаное правило,

что для этого вам нужно построить телескоп, который на порядок лучше по одному из ключевых параметров.

Один из таких параметров — чувствительность, или собирающая поверхность. «Радиоастрон» пошел по пути улучшения углового разрешения, увеличив его в десять раз и больше, и у нас пошли результаты, которые до нас никто не мог и предсказать. Так же и у FAST — громадная собирающая площадь перейдет в качество и даст интересные результаты.

Вид с воздуха на телескоп FAST в удалённой местности уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Фото: Liu Xu / Xinhua

25 сентября 2016 года крупнейший в мире радиотелескоп Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) направил рефлектор в сторону космоса и принял сигнал от далёких галактик . Сегодня состоялась торжественная церемония открытия FAST. До этого в тестовом режиме его запускали несколько раз. В один из тестовых запусков он уловил сигнал от пульсара на расстоянии 1351 световой год от Земли.

По мнению экспертов , этот гигантский научный инструмент демонстрирует амбиции Китая в исследованиях космоса и стремление добиться международного признания передовой китайской науки. Строительство телескопа с неофициальным названием 天眼, то есть Небесный глаз, заняло пять лет и обошлось в $180 млн.

Радиотелескоп FAST диаметром 500 метров превосходит по размеру 305-метровую обсерваторию радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, которая считалась крупнейшей в мире в течение последних 53-х лет. Здесь нужно заметить, что российский радиотелескоп РАТАН-600 имеет диаметр 576 метров, но его апертура не заполнена. Таким образом, именно Аресибо и FAST являются крупнейшими в мире радиотелескопами с заполненной апертурой.

Радиотелескоп в Аресибо

По информации китайских СМИ, у FAST вдвое большая чувствительность, чем у обсерватории в Аресибо, а также в 5-10 раз более высокая скорость исследования звёздного неба.

Сравнение тарелок Аресибо и FAST

Конструкция радиотелескопа FAST состоит из одного рефлектора, в котором соединены между собой 4450 треугольных отражающих панелей со стороной 11 метров, в форме геодезического купола.

Положение каждой панели можно регулировать с высокой точностью - для этого предназначена сетка из стальных канатов с гидравлическими приводами. Таким образом, радиотелескоп фокусируется на определённое направление. FAST может сфокусироваться на любом участке в пределах ±40° от зенита. При этом задействуется участок рефлектора диаметром только 300 метров из общей 500-метровой тарелки. То есть, получается, в названии телескопа FAST две фактические ошибки: ведь апертура телескопа составляет менее 500 метров, а телескоп не сферический.

Сооружение телескопа заняло пять лет. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех (фото чаши телескопа со спутника). Ради научного проекта власти распорядились переселить 65 жителей деревни в этой долине и отселили 9110 жителей из восьми деревень в окрестностях. В августе текущего года сообщалось, что отселённых жителей поселят в новые дома или выплатят большие компенсации из фонда помощи бедным, выдадут банковские кредиты.

Радиотелескоп FAST в сентябре 2015 года, за год до запуска

В радиусе пяти километров вокруг FAST не будет ни одного источника помех вроде . По условиям строительства, в радиусе 5 км должно соблюдаться полное радиомолчание.

Несмотря на необходимость полного радиомолчания, власти решили построить туристические объекты в окрестностях радиотелескопа, в том числе смотровую площадку на соседней горе. Китайские и иностранные туристы могут приехать и своими глазами увидеть это чудо. В таком решении есть резон: например, в Аресибо ежегодно приезжает около 90 000 туристов и 200 учёных.

Радиотелескоп FAST в сентябре 2016 года

На торжественную церемонию запуска FAST в провинцию Пинтан съехались сотни учёных и энтузиастов астрономии со всей страны. Президент Китая

Телескоп FAST

В Китае введен в строй 500-метровый радиотелескоп FAST - крупнейший в мире телескоп с заполненной апертурой. По своему диаметру он уступает лишь РАТАН-600, расположенному в Карачаево-Черкесии, который, однако, не обладает заполненной апертурой. Ближайшим аналогом FAST является 300-метровый радиотелескоп обсерватории Аресибо. Об этом сообщает агентство «Синьхуа».

Размеры телескопа определяют его рабочие характеристики - чувствительность, разрешение и так далее. Чем больше радиотелескоп, тем меньшие по размеру или более удаленные объекты он может различить. С точки зрения разрешения, абсолютным рекордсменом является «РадиоАстрон». Это система для наблюдения за космическими объектами с помощью интерферометрии со сверхдлинными базами, состоящая из космического радиотелескопа «Спектр-Р» и различных наземных радиотелескопов. Вместе они образуют прибор, эквивалентный радиотелескопу с диаметром порядка ста тысяч километров.

Однако подобные системы обладают невысокой чувствительностью из-за малой эффективной площади. Общая чувствительность определяется как среднее геометрическое из чувствительности 10-метрового «Спектра-Р» и наземного радиотелескопа, работающего с ним в паре. Поэтому для таких наблюдений необходимы наземные приборы высокой чувствительности. Кроме того, новые радиотелескопы расширяют инструментарий, доступный астрономам со всего мира.

Новый радиотелескоп располагается в провинции Гуйчжоу и обладает площадью порядка 30 футбольных полей. Несмотря на 500-метровый диаметр, при наблюдениях будут использоваться фрагменты отражателя диаметром около 300 метров - это эффективный диаметр телескопа. По этому показателю FAST лишь ненамного лучше обсерватории Аресибо (221 метров). 500-метровый отражатель позволит телескопу иметь гораздо большее поле зрения.

После ввода в строй на телескопе уже были проведены первые пробные наблюдения. По словам Цянь Леи, исследователя из Национальной астрономической лаборатории (Китай), телескоп успешно зафиксировал сигнал от одного из пульсаров, расположенного в 1351 световом году от Земли.

В задачи FAST войдет слежение за пульсарами, исследование межзвездного газа, поиск сложных молекул и анализ объектов эпохи реионизации. Ученые ожидают, что радиотелескоп удвоит количество пульсаров, известных науке. Это может помочь в поисках сигналов гравитационных волн в «сбоях» излучения пульсаров (такими наблюдениями , например, консорциум NANOGrav). Представители проекта «РадиоАстрон» ранее , что FAST сможет работать в паре с «Спектром-Р». Первые два-три года после ввода в эксплуатацию радиотелескоп будет настраиваться, после чего станет доступен международному сообществу.

Интересно, что для постройки телескопа властям Китая пришлось переселить около 9000 местных жителей за пределы пятикилометровой зоны вокруг телескопа. Строительство было в июле 2016 года. Рядом с телескопом находится обзорная площадка, на которую будет организован доступ туристических групп - до двух тысяч человек в день. Стоимость билета на нее составит около 3,5 тысячи рублей в пересчете на российские деньги.

Владимир Королёв

Радиотелескоп FAST — сферический радиотелескоп с пятиcотметровой апертурой, что есть дословным переводом с английского фразы: «Five hundred meter Aperture Spherical Telescope», сокращенно «FAST». Неофициальное китайское название телескопа, расположенного в провинции Гуйчжоу, Небесный глаз (天眼). Помимо перспективных научных исследований, данный научный проект должен продемонстрировать амбиции Китая в сфере освоения космоса.

Строительство данного телескопа было окончено в июле 2016-го года, и потребовало пяти лет и 180 млн. долларов. С момента окончания строительства обсерватория FAST получает почетное звание радиотелескопа с заполненной апертурой самого большого диаметра, а именно 500 метров. Тем самым FAST обошел другой гигантский радиотелескоп, который в течение 53-х лет оставался самым большим, с диаметром апертуры — 304,8 метров.

Говоря о наибольших радиотелескопах с незаполненной апертурой, то эту нишу по-прежнему занимает российский РАТАН-600 (576 м.).

Конструкция

Конструкция телескопа FAST во многом схожа с обсерваторией Аресибо. Его апертура состоит из 4 450 перфорированных алюминиевых пластин треугольной формы стороной в 11 метров. Эти пластины располагаются в виде геодезического купола на стальных подвешенных тросах, образующих сетку. Вся апертура находится в естественном природном углублении – карстовой воронке. Примечательно, что само углубление образовано в горах, на высоте около 1 км над уровнем моря, что также положительно влияет на качество наблюдений, проводимых FAST в будущем.

В отличие от статической апертуры обсерватории Аресибо, каждая панель радиотелескопа FAST способна изменить свое положение при помощи гидравлических приводов, которые приводят в движение сетку из тросов.

Над тарелкообразным рефлектором располагается подвижная кабина, которая перемещается с помощью кабельных роботов. Находящиеся же в центре «тарелки» приемные антенны также являются подвижными, так как установлены на подвижной платформе (Гью - Стюарта).

Характеристики

Согласно информации, полученной от китайских СМИ, телескоп FAST имеет вдвое большую чувствительность, нежели радиотелескоп Аресибо, а также более чем в пять раз высокую скорость исследование небосвода.

Частотный диапазон, который охватывает радиотелескоп составляет от 70 МГц – 3 ГГц. Радиотелескоп FAST может быть сфокусирован по направлению, которое вместе с зенитом образует угол не меньше 40°.

Хотя FAST называют сферическим радиотелескопом с 500-метровой апертурой, однозначно он не имеет сферической формы, а эффективный диаметр его отражателя (радиус кривизны) – 300 метров. И хотя Аресибо может использовать в полной мере свою 305-метровую апертуру, проводя наблюдения в зените, зачастую наблюдение объектов проводится под наклоном, где эффективная апертура составляет всего 221 метр. Т. к., отражатель радиотелескопа FAST намного глубже, нежели у Аресибо, это расширяет поле зрения для ведения наблюдений.

Все же несмотря на более высокие характеристики FAST, в некоторых видах исследований обсерватория Аресибо остается ведущий. К примеру, изучение земной ионосферы, изучение внутренних планет Солнечной системы, а также проведение точных измерений орбит астероидов в окрестностях Земли. Подобные исследования доступны обсерватории Аресибо по причине наличия передатчиков и другого специального оборудования, которого нет на радиотелескопе FAST. Помимо этого, последний расположен на 7.5° севернее обсерватории Аресибо. При таком более близком расположении обсерватории к экватору в ее поле обзора попадает несколько больше космических тел, нежели в поле зрения FAST.

Значение для науки и общественности

Научное сообщество намерено использовать радиотелескоп FAST для поиска , поимки радиоизлучения от , а также с целью обнаружение внеземных сигналов искусственного происхождения.

Первые пару лет данный телескоп доступен лишь китайским ученым и специалистам, после чего станет открыт для международного научного сообщества.

Несмотря на то, что ради предотвращения радиопомех в радиусе пяти километров власти отселили более 9 тыс. жителей с последующими выплатами компенсаций, недалеко от обсерватории были построены различные туристические, которые позволят заинтересованным лицам посещать экскурсии на самый большой радиотелескоп в мире. К примеру, обсерваторию Аресибо ежегодно посещает около 200 ученых и 90 тыс. туристов со всего мира.