مهندسی بی‌نهایت: رادیو تلسکوپ FAST؛ چشم آسمان

مهندسی بی‌نهایت: رادیو تلسکوپ FAST؛ چشم آسمان

[ad_1]

در این مطلب از سری مقالات مهندسی بی‌نهایت قصد داریم با رادیو تلسکوپ FAST که عنوان بزرگ‌ترین رادیو تلسکوپ تک‌دیش جهان را یدک می‌کشد آشنا شویم. اما از پیش از صحبت پیرامون این دستاورد بزرگ مهندسی، بهتر است در ابتدا با رادیو تلسکوپ‌ها بیشتر آشنا شویم.

چرا به رادیو تلسکوپ‌ها نیاز داریم؟

اگر از علاقه‌مندان علم نجوم و کیهان‌شناسی باشید، احتمالا با رادیوتلسکوپ‌ها و دلائل استفاده از آن‌ها آشنا هستید، پس شاید آن‌چه در این بخش بیان شده برای شما چندان جدید و جذاب نباشد؛ اما اگر اطلاعات کمتری در این زمینه دارید، بهتر است به مطالعه‌ی این بخش ادامه دهید.

نور مرئی تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی است که توسط چشم انسان دیده می‌شود و امواجی که طول موج آن‌ها خارج از محدوده‌ی نور مرئی باشند، توسط چشم انسان دیده نمی‌شوند. اگر به تصویر ذیل نگاه کنید، با افزایش طول امواج در محدوده‌ی نور مرئی، بیشتر به رنگ قرمز نزدیک می‌شویم و با کاهش طول امواج در این محدوده به رنگ آبی نزدیک می‌شویم.

طیف الکترومغناطیسی / Electromagnetic Spectrum

طیف الکترومغناطیسی

از سوی دیگر، می‌دانیم که جهان هستی در حال گسترش است و اجزای این جهان در حال دور شدن از یکدیگر هستند. وقتی به پهنه‌ی بی‌کران آسمان می‌نگریم، نور ساطع شده از اجسامی که در حال دور شدن هستند با طول موج بلندتری به ما می‌رسند و به همین دلیل اجسام دورتر بیشتر به رنگ قرمز یا رنگ‌هایی نزدیک به آن دیده می‌شوند.

 تصویر پایین، تصویری موسوم به Hubble Deep Field یا «زمینه‌ی ژرف هابل» است که قسمتی از صورت فلکی خرس بزرگ (دُبّ اکبر) را نشان می‌دهد. در این تصویر کهکشان‌های مختلفی قابل مشاهده هستند، اما آن‌چه بیشتر می‌تواند قابل‌توجه باشد، این است که در این تصویر، برخی نقاط به رنگ‌ سفید یا نزدیک به سفید هستند و برخی دیگر به رنگ قرمز یا نزدیک به رنگ قرمز هستند.

زمینه‌ی ژرف هابل / Hubble Deep Field

زمینه‌ی ژرف هابل

این نقاط قرمز رنگ، ستارگان و کهکشان‌هایی را نشان می‌دهند که از ما دورتر و دورتر می‌شوند. اما مشکل این است که با دورتر شدنِ آن‌ها، امواجی که به ما می‌رسند طول موج بلندتری خواهند داشت، تا جایی که از محدوده‌ی نور مرئی خارج می‌شوند و به محدوده‌ی امواج فروسرخ تا امواج رادیویی وارد می‌شوند. این پدیده که از آن با نام Redshift یاد می‌شود، باعث می‌شود تا برای دیدن اجسام دورتر، که با چشم قابل روئیت نیستند، نیازمند استفاده از ابزارهای دیگری باشیم.

رادیو تلسکوپ چیست؟

همانند تلسکوپ‌های بصری که نور مرئی را جذب و در نقطه‌ای متمرکز می‌کنند تا امکان تحلیل تصاویر دریافتی وجود داشته باشد، رادیو تلسکوپ‌ها هم امواج ضعیف رادیویی را جمع‌آوری و متمرکز می‌کنند تا بتوان آن‌ها را تحلیل کرد. دانشمندان از رادیو تلسکوپ‌ها برای بررسی ستارگان، کهکشان‌ها، سیاه‌چاله‌ها و دیگر اجرام و پدیده‌های کیهانی استفاده می‌کنند.

این ابزارها امکان مطالعه‌ی امواج رادیویی و مایکروویو با طول‌موج ۱۰ متر تا ۱ میلی‌متر، که از اجرام کیهانی ساطع می‌شوند را فراهم می‌کنند. امواج رادیویی که طول موج آن‌ها بیش از ۱۰ متر باشد توسط اتمسفر زمین بازتاب داده می‌شوند و به سطح زمین نمی‌رسند. البته بسیاری از امواج که طول موج آن‌ها کوتاه‌تر از یک سانتی‌متر است هم توسط اتمسفر جذب می‌شوند و به زمین نمی‌رسند. دراین‌میان، موج‌هایی با طول ۱ الی ۲۰ سانتی‌متر با کمترین تداخل از جو زمین عبور می‌کنند و امکان اصلاح و تحلیل آن‌ها ازطریق نرم‌افزارهای پردازش‌گر سیگنال‌های رادیویی وجود دارد.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

FAST؛ بزرگ‌ترین رادیو تلسکوپ جهان

دلیل بزرگ بودن رادیو تلسکوپ‌ها چیست؟

همان‌گونه که پیش از این گفته شد، کارکرد رادیو تلسکوپ‌ها تاحدی شبیه به تلسکوپ‌های بصری است؛ اما از آنجا که طول امواج رادیویی به‌مراتب بزرگ‌تر از طول امواج نور مرئی است، لازم است تا رادیو تلسکوپ‌ها ابعاد بزرگی داشته باشند. این ابزارها دارای مولفه‌ای به‌نام «قدرت تفکیک‌پذیری زاویه‌ای» یا «وضوح فضایی» هستند؛ این مولفه نشان‌دهنده‌ی قدرت رادیو تلسکوپ‌ها برای تشخیص جزئیات بیشتر در بخشی از آسمان است. بدیهی است که با بزرگتر شدن تلسکوپ، وضوح فضایی آن هم افزایش می‌یابد.

دیش ۵۰۰ متری FAST، بزرگ‌ترین نمونه‌ی موجود در جهان است

به همین دلیل، رادیوتلسکوپ‌هایی مانند آرسیبو و FAST ابعاد بسیار بزرگی دارند تا بتوانند جزئیات بیشتری را دریافت کنند. علاوه‌بر این، امواجی که از اجرام آسمانی به سطح زمین می‌رسند بسیار ضعیف هستند؛ تا جایی که سیگنال‌های تلفن‌همراه می‌توانند یک میلیون‌بار از این امواج قوی‌تر باشند. باتوجه‌به این مسئله، اکثر رادیو تلسکوپ‌ها، علاوه‌بر بزرگ بودن، در نقاطی دور از مناطق مسکونی قرار دارند.

پیشینه‌ی رادیو تلسکوپ FAST

حال که با رادیو تلسکوپ‌ها، چگونگی کارکردشان و دلائل بزرگ بودن آن‌ها آشنا شدیم، می‌توانیم صحبت پیرامون FAST را شروع کنیم. اولین‌بار طرح ساخت این رادیو تلسکوپ در سال ۱۹۹۴ ارائه شد؛ تا اینکه طرح نهایی پروژه در سال ۲۰۰۷ به تائید کمیسیون ملی توسعه و اصلاحات چین رسید. مأموریت رهبری این پروژه نیز به اخترشناس سرشناس و فقید چینی، پروفسور نان رندونگ واگذار شد.

پروفسور نان رندونگ / Prof. Nan Rendong

نان رندونگ

یکی از مشکلات اصلی، پیدا کردن مکانی مناسب برای ساخت FAST بود. به‌منظور پیدا کردن مکان مناسب، تحقیقات متعددی در زمینه‌ی توپوگرافی، آب‌شناسی و چالش‌های ساخت تلسکوپ و بناهای پشتیبان آن به انجام رسیدند. پس از ۱۴ سال تحقیقات جغرافیایی، اقلیمی و اجتماعی و انجام شبیه‌سازی مهندسی در مقیاس وسیع روی ۴۰۰ منطقه برای ساخت تلسکوپ، ۳۰۰ درّه به‌عنوان نامزدهای نهایی انتخاب شدند. از میان این ۳۰۰ درّه، درّه‌ی داوودانگ در منطقه‌ی پینگ‌تانگ در استان گویژو چین برای ساخت FAST انتخاب شد.

وجود مسیر طبیعی برای خروج آب، قرار گرفتن در میان کوه‌های بلند، که نقش نوعی حفاظ طبیعی را بازی می‌کنند و فاصله‌ی ۵ کیلومتری از منابع اصلی امواج رادیویی از جمله دلائل انتخاب این منطقه بودند. علاوه‌بر این، تحقیقات نشان داده بودند که پیش از این هیچ زلزله‌ی قابل‌توجهی در این منطقه ثبت نشده است؛ همچنین، داده‌های هواشناسی نیز نشان می‌دهند که بارش برف در این منطقه بسیار محدود است و سابقه‌ی یخ‌بندان در پیشینه‌ی هواشناسی این درّه وجود ندارد. عمق درّه نیز به‌گونه‌ای است که زاویه‌ی اوج (Zenith) ۴۰ درجه‌ای را برای تلسکوپ فراهم می‌کند. عرض جغرافیایی این منطقه (۲۶ درجه‌ی شمالی) هم امکان مشاهده‌ی بیشتر اجرام کهکشانی جنوبی را فراهم می‌سازد.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

مراحل اولیه‌ی ساخت FAST

پیش از شروع پروژه، روستای کوچکی با ۶۵ سرنشین که در این دره سکونت داشتند تخلیه شد و ساکنان آن به مکان دیگری منقل شدند. برای پیش‌گیری از تداخلات رادیویی، بیش از ۹۰۰۰ نفر که در شعاع ۵ کیلومتری این منطقه سکونت داشتند هم به مکان‌های دیگری انتقال داده شدند. این نقل و انتقالات چندان هم بی دردسر نبودند. حدود ۵۰۰ خانواده دست به شکایت از دولت محلی زدند. به‌ادعای این خانواده‌ها، آن‌ها نه‌تنها خسارتی از دولت دریافت نکرده بودند؛ بلکه در برخی موارد به‌صورت غیرقانونی بازداشت هم شده بودند. جابه‌جایی جمعیتی نزدیک به ۱۰ هزار نفر برای چینی‌ها بدون هزینه نبود و دولت چین مجبور شد تا مبلغی در حدود ۲۶۹ میلیون دلار را به این افراد اختصاص دهد. این مبلغ در قالب کمک‌های نقدی و وام‌های بانکی جهت تهیه‌ی مسکن به مردم پرداخت شد.

هرچند کلنگ احداث این رادیو تلسکوپ در ۲۶ دسامبر ۲۰۰۸ (ششم دی‌ماه ۱۳۸۷) به زمین زده‌شد؛ اما به واسطه‌ی زمان‌بر بودن فرایند آماده‌سازی محلّ احداث تلسکوپ، بیش از دو سال بعد و در ماه مارس ۲۰۱۱ فرایند اصلی ساخت تلسکوپ شروع شد. برای آماده‌سازی محل ساخت‌وساز، لازم بود تا جاده‌های زیادی به سمت درّه‌ی اصلی احداث شوند. خروج مواد تخلیه شده از دره و رساندن تجهیزات و ملزومات ساخت‌وساز به دره هم با چالش‌های فراوانی روبه‌رو بود. با این اوصاف، فرایند اصلی ساخت تلسکوپ پنج سال بعد و در روز سوم ژوئیه ۲۰۱۶ (۱۳ تیر ۱۳۹۵)، با نصب آخرین پنل از دیشِ تلسکوپ به پایان رسید.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

لحظه‌ی نصب آخرین پنل FAST

بودجه‌ی اولیه برای ساخت FAST مبلغ ۷۰۰ میلیون یوآن (معادل ۱۰۴ میلیون دلار) بود؛ اما درنهایت توسعه و ساخت این ابزار بیش از ۱.۲ میلیارد یوآن (۱۷۸ میلیون دلار) بودجه را به خود اختصاص داد. دورافتاده بودن محل قرارگیری تلسکوپ و تهیه‌ی پوشش محافظ برای محافظت از تلسکوپ در مقابل تداخلات رادیویی از جمله دلائل افزایش هزینه‌ی پروژه بودند.

در حال حاضر این تلسکوپ با نام Five hundred meter Aperture Spherical Telescope (تلسکوپ کروی با دیافراگم پانصد متری)؛ یا به‌اختصار FAST شناخته می‌شود. هرچند که چینی‌ها از آن به‌نام «تیان‌یان» به‌معنای «چشم آسمان» یاد می‌کنند.

طراحی FAST

براساس امواج رادیویی دریافتی و نوعِ کاربری، رادیو تلسکوپ‌ها در اشکال مختلف ساخته می‌شوند. برخی از آن‌ها همچون ALMA و SKA ساختاری آرایه‌ای داشته و از گیرنده‌های متعدد تشکیل می‌شوند. برخی دیگر، همچون FAST و آرسیبو هم از نوع تک‌دیش هستند که به‌خاطر دیش‌های بزرگ خود شناخته می‌شوند.

میزان حساسیت FAST سه‌برابر بیشتر از آرسیبو است

هرکدام از انواع رادیو تلسکوپ کاربردهای خاص خود را دارند. به‌طور نمونه، برای اندازه‌گیری دقیقِ ساختارهای بزرگ در بخشی از آسمان، تلسکوپ‌های تک‌دیش، تنها انتخاب پیش‌روی ستاره‌شناسان خواهد بود؛ اما در صورت نیاز به افزایش وضوح فضایی در مقیاس‌های بسیار بزرگ، از تلسکوپ‌های آرایه‌ای استفاده می‌شود.

ساختار دیش FAST

همان‌گونه که گفته‌شد، FAST از انواع رادیو تلسکوپ‌های تک‌دیش است. در این رادیو تلسکوپ، امواج رادیوییِ تابیده شده به سمتِ دیش، در نقطه‌ای متمرکز می‌شوند و به‌طور معمول توسط گیرنده‌ای که بالای دیش نصب شده دریافت می‌شوند.

دیش ۵۰۰ متری FAST، بزرگ‌ترین نمونه‌ی موجود در جهان است و به‌واسطه‌ی طراحی نوآورانه‌ی خود از توانایی تغییر شکل برخوردار است. به‌لطف ویژگی تغییر شکل، برخلاف تلسکوپ‌هایی همچون آرسیبو، در چشم آسمان نقطه‌ی تمرکز دیش متغیر است و این تلسکوپ می‌تواند بخش‌های مختلفی از پهنه‌ی آسمان را هدف قرار دهد.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

نحوه‌ی تغییر وضعیت دیش

در حقیقت، دیش FAST از ۴۴۵۰ پنل کوچک ساخته شده است که همچون قطعات پازل کنار هم قرار گرفته‌اند. ۱۰ هزار کابل هم ازطریق ۲۲۵۰ مفصل متحرک به این پنل‌ها نصب شده‌اند تا امکان تغییر شکل و نقطه‌ی تمرکز دیش وجود داشته باشد؛ یک نرم‌افزار اختصاصی هم وظیفه‌ی کنترل شکل دیش را برعهده دارد. برای کاهش وزن، پنل‌های دیش از توری‌های فلزی تهیه شده‌اند؛ این ساختار امکان عبور نور خورشید از پنل‌ها را فراهم می‌کند تا گیاهانی که پشت دیش قرار دارند هم بتوانند به رشد خود ادامه دهند. این مسئله از آن جهت حائز اهمیت است که همین گیاهان موجب تثبیت خاک و محکم‌تر شدن زمین می‌شوند که خود نوعی مزیت طبیعی است.

هرچند از این تلسکوپ با عنوان تلسکوپی با دیافراگم ۵۰۰ متری نام برده می‌شود؛ اما در عمل، این تلسکوپ می‌تواند در هر لحظه یک سهمی با شعاع ۳۰۰ متر را شکل داده و پهنه‌ای از آسمان را هدف قرار دهد. قطعات متحرک دیش امکان اصلاح هرگونه ابیراهی کروی (به‌هم‌ریختگی‌های سیگنال که به‌دلیل نامناسب بودن سطح دیش پدید می‌آیند) را به‌صورت لحظه‌ای فراهم می‌کنند تا امکان دستیابی به پولاریزاسیون کامل و محدوده‌ی گسترده‌ای از باندها، بدون نیاز به سیستم‌های تغذیه‌ی پیچیده، وجود داشته باشد. وظیفه‌ی طراحی و ساخت این دیش برعهده‌ی شرکت صنایع فناوری الکترونیک چین بوده و نصب آن توسط شرکت مهندسی صنایع سنگین ووچانگ به انجام رسیده است.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

محدوده‌ی پوشش دیش

کابین گیرنده‌ی معلق

کابین گیرنده‌ی معلق یا «کابین تمرکز»، ابزاری به وزن ۳۰ تن است که به‌صورت معلق بالای دیش FAST نصب شده است.گیرنده‌های نصب‌شده درون کابین وظیفه‌ی دریافت سیگنال‌های متمرکز شده توسط دیش را برعهده دارند و کلّ کابین توسط ۶ کابل که به شش ستون نگه‌دارنده وصل شده‌اند، در بالای دیش قرار گرفته است.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

کابین گیرنده با کابل‌های اتصال

برای حفظ تعادل کابین، از نرم‌افزاری اختصاصی استفاده می‌شود که میزان بارِ وارد شده بر هر کابل را به‌صورت جداگانه تنظیم می‌کند. باتوجه‌به وضعیت دیش، این سیستم می‌تواند کابین را به دقت ۱۰ میلی‌متر در نقطه‌ی مورد نیاز برای دریافت سیگنال قرار دهد. جالب اینجا است که امواج رادیویی ساطع‌شده از ابزارهای درونِ این کابین، به محیط بیرون نشت نمی‌کنند و از این لحاظ هیچ‌گونه تداخل رادیویی با امواج دریافتی از آسمان به‌وجود نمی‌آید.

گیرنده‌های درون کابین باند‌های مختلفی را در محدوده‌ی فرکانس ۷۰ مگاهرتز تا ۳ گیگاهرتز پوشش می‌دهند. این گیرنده‌ها روی نوعی پلتفرم استوارت نصب‌شده‌اند تا امکان تنظیم جهت آن‌ها وجود داشته باشد. دو حسگر لیزری وظیفه‌ی کنترل جهت‌گیریِ گیرنده‌ها را برعهده دارند و چهار حسگر لیزری دیگر هم برای کنترل موقعیت کابین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

گیرنده‌ی نصب شده روی پلتفرم استوارت

جالب این است که تنظیم مکان کابین، گیرنده‌ها و دیش تلسکوپ پیش از دریافت سیگنال انجام نمی‌شود؛ بلکه دانشمندان می‌توانند به‌صورت آنی و در هر لحظه ساختار و موقعیت دیش، کابین و گیرنده‌های سیگنال را تغییر دهند. برای مثال، در شرایطی که تلسکوپ در حال تعقیب یک هدف در آسمان است، امکان تغییر زاویه‌ی دیش و دیگر اجزاء با حداکثر سرعت ۱۵ درجه در ساعت وجود دارد.

دیگر اجزاء FAST

علاوه‌بر دیش و کابین معلق، بخش‌های دیگری نیز برای کنترل تلسکوپ و انتقال و پردازش داده‌های دریافی توسعه یافته‌اند. مجموعه‌ی فیبر نوری با پهنای باند بالا وظیفه‌ی انتقال سریع داده‌ها تا فاصله‌ی ۳ کیلومتری را برعهده دارند. ترمینال‌های پردازش داده‌های دیجیتال نیز پردازش داده‌های دریافتی را برعهده دارند. یک ساعت هیدروژنی، درکنار استاندارد زمان فراهم شده توسط GPS هم برای تعیین دقیق زمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. مجموعه‌ای از سیستم‌های نظارت و عیب‌یابی هم برای نظارت و برطرف‌سازی سریع عیوب در سیستم‌های مختلف ایجاد شده‌اند.

سیستم پردازش داده‌ی FAST به‌طور مشترک توسط مرکز بین‌المللی اخترشناسی رادیویی و رسدخانه‌ی جنوبی اروپا توسعه داده شده است تا داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط تلسکوپ را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد. این نرم‌افزار Next Generation Archive System، یا به‌اختصار NGAS شناخته می‌شود که به‌معنای «نسل جدید سیستم بایگانی» است. این نرم‌افزار به‌ویژه در مطالعات مربوط‌به ستاره‌های نوترونی چرخان و جست‌وجو برای نشانه‌های حیات فرازمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. NGAS امکان جمع‌آوری، جابه‌جایی و ذخیره‌سازی حداکثر ۳ پتابایت داده‌ی جمع‌آوری شده در سال را برای محققان فراهم می‌کند.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

یکی از اتاق‌های کنترل FAST

چالش‌های کنونی

اتمام فرایند ساخت FAST تنها به‌منزله‌ی پایان چالش‌ها نبود. از آنجا که این رادیو تلسکوپ در نوع خود بی‌نظیر است؛ نه‌تنها ساخت آن، بلکه استفاده از آن هم چالش‌هایی را برای سازمان‌های علمی چین و دست‌اندرکاران آن‌ها ایجاد کرده است.

یکی از این چالش‌ها، پیدا کردن افراد زبده و دارای توانایی‌های فنی و علمی برای به‌کارگیری این تلسکوپ است. از سویی، استفاده از این دستاورد تحسین‌برانگیز مهندسی نیازمند استخدام کارکنان زیادی است؛ از سوی دیگر، قرار داشتنِ آن در منطقه‌ای دورافتاده باعث می‌شود تا بسیاری از مهندسین و اخترشناسان نسبت به کار در رصدخانه‌ی FAST بی‌علاقه باشند. مشکل بزرگتر این است که تنها شمار معدودی از دانشمندان چینی در حوزه‌ی ستاره‌شناسی رادیویی تخصص دارند؛ همین معضل مقامات چینی را وادار کرده تا دانشمندانی را از دیگر نقاط جهان به استخدام خود در آورند.

ضریب خرابی بخش‌های متحرک تلسکوپ بیش از مقدار پیش‌بینی شده است

علاوه‌بر مسئله‌ی کمبود کارکنان، بسیاری از پژوهش‌گران هنوز نمی‌دانند که چگونه می‌توان از تمامی ظرفیت‌های FAST استفاده کرد. هرچند بخش سخت‌افزاری کار به پایان رسیده است؛ اما برای استفاده‌ی بهینه از این سخت‌افزار، لازم است نرم‌افزارهای جدید و متعددی برای پردازش و تحلیل سیگنال‌های دریافتی توسط تلسکوپ توسعه پیدا کنند.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

مفاصل متحرک FAST امکان تغییر شکل دیش را فراهم می‌کنند

سختی‌ها و پیچیدگی‌های مرتبط با حفظ و نگه‌داری این رادیو تلسکوپ هم یک روی دیگرِ سکه است. با وجود توضیحات پیشین، نمی‌توان کتمان کرد که FAST سازه‌ای بسیار پیچیده است و نگه‌داری و تعمیر آن کار آسانی نیست. در حال حاضر ضریب خرابی بخش‌های متحرک این رادیو تلسکوپ بیش از میزان پیش‌بینی شده است و تلاش برای رفع این مسئله ادامه دارد.

درنهایت، نباید جذابیت FAST برای گردشگران را هم فراموش کرد. بسیاری از افراد، از جمله علاقه‌مندان به اخترشناسی دوست دارند تا این رادیو تلسکوپ را از نزدیک ببینند و مقامات محلی نیز این مسئله را به‌عنوان یک موقعیت اقتصادی قلمداد می‌کنند. اما از نگاه دانشمندان، ابزارهای ارتباطی روزمره که گردشگران با خود حمل می‌کنند یکی از منابع اصلی تداخل رادیویی هستند و می‌توانند استفاده از FAST را با اشکال روبه‌رو کنند.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

سکوی اختصاصی بازدیدکنندگان FAST

مأموریت و یافته‌های FAST

مهندسی بی‌نظیر استفاده شده در FAST باعث شده تا این رادیو تلسکوپ از لحاظ حساسیت به سیگنال‌های دریافتی سه برابر حساس‌تر از آرسیبو باشد؛ اما هدف از ساخت این تلسکوپ چیست و تاکنون چه دستاوردی داشته است؟ به‌طور کلی، تحقیق پیرامون قوانینی حاکم بر جهان هستی، از جمله اهداف ساخت این رادیو تلسکوپ است؛ تحقیقاتی که می‌توانند نگاه ما به جهان را تغییر دهند.

یکی از اصلی‌ترین فعالیت‌های تحقیقاتی انجام شده به کمک FAST، مشاهده‌ی تپ‌اخترها است. اندازه‌ی بزرگتر و حساسیت بیشتر به چشم آسمان اجازه می‌دهد تا تپ‌اخترها را از فواصل دورتری شناسایی کند. تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای، تپ‌اخترهای دوتایی و تپ‌اخترهای فراکهکشانی از جمله اهداف پژوهشی این رادیو تلسکوپ هستند.

حدودا یک‌سال پس از شروع فعالیت آزمایشی FAST، دانشمندان توانستند دو تپ‌اختر را به کمک این تلسکوپ کشف کنند. کشف این دو تپ‌اختر، که با نام‌های PSR J1859-01 و PSR J1931-01 به‌ثبت رسیده‌اند، در ماه اوت ۲۰۱۷ به‌انجام رسید و چند ماه بعد توسط تلسکوپ پارکس در استرالیا نیز تأیید شد. در فوریه‌ی سال ۲۰۱۸ نیز پژوهشگران موفق شدند تا یک تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای را به‌کمک FAST کشف کنند. این کشف نیز مدتی بعد توسط تحقیقاتی تلسکوپ «فرمی» تأیید شد. براساس آمار موجود، دست‌کم تا آوریل ۲۰۱۸، FAST توانسته ۲۰ تپ‌اختر جدید را شناسایی کند.

FAST می‌تواند تپ‌اخترها را از فواصل دورتری شناسایی کند

پیوستن به شبکه‌ی تداخل‌سنجی خط پایه بسیار طولانی (VLBI) هم از دیگر اهداف FAST است. در تکنیک «تداخل‌سنجی خط پایه بسیار طولانی»، سیگنال‌های دریافتی توسط تلسکوپ‌های مختلف ترکیب می‌شوند تا با مقایسه‌ی آن‌ها، داده‌هایی دقیق‌تر با جزئیات بیشتر حاصل شوند. علاوه‌براین، تکنیک تداخل‌سنجی خط پایه بسیار طولانی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا جابه‌جایی صفحات تکتونیکی زمین را هم مورد بررسی قرار دهند. تعیین مکان دقیق قاره‌ها و کشورها و نظارت بر جهت‌گیری زمین در فضا هم از جمله دیگر دستاورد‌های تکنیک تداخل‌سنجی خط پایه بسیار طولانی هستند.

کشف ارتباطات بین‌سیاره‌ای و جست‌وجو برای هوش فرازمینی نیز از دیگر اهداف طراحی و ساخت چشم آسمان هستند. اگرچه شانس ما برای کشف حیات فرازمینی ممکن است بسیار محدود باشد؛ اما چنین کشفی می‌تواند جهان را تحت‌تاثیر قرار دهد. در جست‌وجو برای هوش فرازمینی، دانشمندان به‌طور خاص به‌دنبال یافتن امواج الکترومغناطیسی مصنوعی هستند که توسط موجوداتی دارای آگاهی تولید شده باشند. با وجود تداخل حاصل دیگر امواج کهکشانی و محدودیت امواجی که به سطح زمین می‌رسند، پژوهشگران معتقد هستند که باید روی امواجی با بسامد ۱ تا ۳ گیگاهرتز متمرکز شد.

Breakthrough Listen

جست‌وجو برای هوش فرازمینی یکی از اهداف FAST است

در حال حاضر، تلسکوپ ۶۵ متری پارکس در استرالیا از جمله تلسکوپ‌هایی است که برای جستجوی حیات فرازمینی به‌کار می‌رود و می‌تواند سیگنال‌هایی را تا مسافت ۴.۵ سال نوری کشف کند. آرسیبو نیز حداکثر می‌تواند سیگنال‌هایی تا مسافت ۱۸ سال نوری را کشف کند؛ اما این رقم برای FAST به ۲۸ سال نوری می‌رسد و با این اوصاف چشم آسمان می‌تواند سیگنال‌های ارسال شده از ۱۴۰۰ ستاره‌ی مختلف را مورد کاوش قرار دهد. تلسکوپ غول‌پیکر چینی‌ها در اکتبر سال ۲۰۱۶ به پروژه‌ی Breakthrough Listen پیوست تا درکنار تلسکوپ Green Banks و پارکس به‌جستجوی نشانه‌های هوش فرازمینی بپردازند.

جالب این است که در ژانویه‌ی ۲۰۱۹، برخی وب‌سایت‌ها اخباری را منتشر کردند که به دریافت سیگنال‌هایی از موجودات فرازمینی توسط FAST اشاره داشتند. اما دانشمندان با رد این ادعاها، احتمال دادند که این سیگنال‌ها درواقع پالس‌های رادیویی سریع (FRB) هستند که به‌طور معمول توسط دیگر رادیو تلسکوپ‌ها هم کشف می‌شوند. هرچند منبع این سیگنال‌ها به‌طور قطع مشخص نیست؛ اما دلیلی برای نسبت دادن آن‌ها به موجودات فرازمینی هم وجود ندارد.

تحقیقات گسترده در رابطه با هیدروژن خنثی، آرایه‌ی زمان‌سنجی تپ‌اخترها و کشف مولکول‌های بین‌ستاره‌ای نیز از دیگر اهداف پژوهشی FAST هستند.

رادیو تلسکوپ فست / FAST Radio Telescope

جمع‌بندی

احتمالا در یک یا دو دهه‌ی آینده، چشم آسمان همچنان عنوان بزرگ‌ترین رادیو تلسکوپ تک‌دیش جهان را یدک خواهد کشید. FAST تنها یک دستاورد خیره‌کننده‌ی مهندسی نیست؛ بلکه ابزاری است که می‌تواند دنیای اخترشناسی رادیویی را متحول کند.

این ابزار می‌تواند به انسان‌ها کمک کند تا به یافته‌های دقیق‌تری در رابطه با سرمنشاء جهان هستی دست پیدا کنند، نادانسته‌های مربوط‌به وجود سیارات و ستارگان را کشف کنند و به جستجوی هوش فرازمینی بپردازند. این رادیو تلسکوپ را می‌توان به‌عنوان نمادی از امتداد قانون مور قلمداد کرد؛ چرا که درکنار سازه‌ی عظیم دیش و کابین گیرنده، هزاران رایانه وظیفه‌ی کنترل و تحلیل داده‌های دریافتی آن را برعهده دارند، داده‌هایی که می‌توانند نگاه ما به جهان هستی را تغییر دهند.

[ad_2]

ارسال پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.