— 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.
Не так давно в Китае завершили строительство самого большого в мире радиотелескопа FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope). Диаметр его рефлектора - полкилометра!
Телескоп FAST строили с 2011 года. Для его сооружения из горных районов вокруг строительной площадки пришлось переселить около 9 000 человек. На этапе строительства:
Китайский радиотелескоп состоит из 4 450 панелей, его чаша располагается в естественной впадине в горах провинции Гуйчжоу. Момент сборки “чаши-зеркала”:
Телескоп FAST будет наблюдать за объектами, расположенными на расстоянии до 11 млрд световых лет от Земли. В Национальном космическом агентстве Китая планируют, что радиотелескоп также сможет обнаружить сигналы внеземных цивилизаций.
Кстати, ранее самое большое зеркало с диаметром около 305 метров было установлено на радиотелескопе в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Напомним, что у телескопа FAST диаметр зеркала - 500 метров. Стоимость - 180 миллионов долларов.
Постройка этого телескопа - часть космической программы Китая. В ближайших планах Поднебесной - постройка собственной космической станции и создание космического телескопа, который будет мощнее американского телескопа «Хаббл» в 300 раз.
В Карачаево-Черкесии расположен радиотелескоп РАТАН, принадлежащий Астрофизической обсерватории РАН. Диаметр зеркала - 600 метров. Его также называют крупнейшим в мире. РАТАН использует параболический рефлектор, новый телескоп FAST в Китае и телескоп в Аресибо - сферические.
Телескоп FAST в Китае:
Радиотелескоп РАТАН-600:
Работы по созданию самого большого в мире телескопа шли 5 лет, а перед его постройкой, специалисты почти 10 лет занимались предварительными расчетами и исследованиями.
Работа шла интенсивно, тысячи ученых и инженеров были вынуждены жить в ущелье провинции Гуйчжоу с 2011 года и непрерывно трудиться. Одно радует - тут красиво.
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.
Чуть больше года назад в Китае начал свою работу самый большой в мире радиотелескоп FAST - сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой. Его строили с целью изучения истоков и эволюции нашей вселенной. Кроме того, ожидается, что телескоп сможет изучать формирование и движение галактик, гравитационные волны и темную материю, а также молекулы межзвездного пространства.
Первое открытие
Несмотря на огромное количество противоречивой информации, включая то, что тысячи людей потеряли свою землю из-за строительства телескопа и то, что в Китае не хватает специалистов для успешного его запуска, FAST проработал целый год. Совсем недавно руководители лаборатории опубликовали его первые находки. Ими стали пульсары - нейтронные звезды, которые вращаются вокруг своей (немного наклоненной) оси с огромной скоростью.
Значение телескопа для науки
Согласно китайской газете China Daily, телескопу удалось обнаружить несколько десятков ранее неизвестных пульсаров. Существование и местонахождение некоторых из них подтвердила радиообсерватория в Австралии.
По словам директора радиотелескопа FAST, подобные результаты являются яркой демонстрацией удачной работы обсерватории и специалистов. Подобные открытия говорят о том, что FAST окажется крайне полезен глобальному научному сообществу, поскольку он достаточно мощен для восприятия сигналов пульсаров далеко за пределами нашей галактики.
Кроме того, чувствительность радиотелескопа гарантирует, что он окажется важным инструментом в изучении эволюции вселенной и ее таинственного состава (темная материя и темная энергия).
Чувствительность телескопа к радиоволнам, испускаемым пульсарами, также демонстрирует вероятность того, что FAST окажется востребованным в дальнейшем изучении гравитационных волн.
Ожидание будущих открытий
Ожидается, что китайский радиотелескоп FAST сможет удвоить количество известных нам пульсаров в галактике Млечный путь. На сегодня в пределах нашей галактике нам известны 2700 пульсаров, первый из которых был обнаружен в 1967 году.
Кроме поиска радиоволн, издаваемых пульсарами при их вращении, телескоп занимается поисками сигналов инопланетных форм жизни. Специалисты не возлагают огромных надежд на обнаружение внеземной цивилизации, вместо этого они стремятся найти как можно больше возможностей и областей, в которых FAST смог бы пригодиться современной астрофизике.
К примеру, совсем скоро радиотелескоп начнет поиск и изучение сложных межзвездных молекул, а также нейтрального водорода, находящегося на просторах вселенной.
