FAST射电天文望远镜工程认知

静待花开

<p>结束了7天的军训,学校在我们离校时送给我们一份礼物——一把打开科研大门的钥匙“科探方舟”</p> <p>怀着期待与好奇,我和我的小伙伴们打开了这个魔盒,开启了我们的科研之路……</p> <p>射电望远镜纸模制作</p><p>实验材料:</p> <p>1、探究抛物面、球面、平面光线聚焦效果差异:瓦楞纸,铝箔胶带,抛物面球面平面的模板,剪刀,激光笔,白胶;</p><p>2、探究不同材料对无线电波反射效果的差异:小车,遥控器,铝箔胶带,皮卷尺,自封袋,橡胶,无纺布,铝箔,铁丝网;</p><p>3、探究馈源支撑塔的最佳数量:六边形相框,羊角钉,量角器,胶带,绳子,弹簧测力计。</p> <p>所有的准备工作已就绪。</p> <p>愉快而忙碌的制作开始</p> <p>问题来了:</p> <p>这小小的,硬硬的羊角钉我们不知道怎么按到没有打眼的木板中</p> <p>无数次的努力,一次次的失败,我们像泄气的皮球……</p><p>寻求小树老师的帮助……</p> <p>无奈之下:我和小伙伴们使出洪荒之力,</p><p>最终,经过“九九八十一难”终得真经!</p><p>羊角钉终于被我们柔弱的小女子一个个用手给拧上了。</p> <p>课题一:平面、球面和抛物面的光线聚焦效果差异探究</p><p>实验数据记录:</p> <p>课题一分析:由于各平面的弯折角度不同,则导致光线的汇聚不同,球面汇聚于一条线上,抛物面汇聚到一个点上,平面不会汇聚,为使FAST对无线电波的接收信号更好,则应用抛物线。当光线垂直平面反射器照射在铝箔上,反射光不通过反射面对称轴,不通过某一固定点;当光线平行球面反射器对称轴照射在铝箔上,反射光通过反射面对称轴,不通过某一固定点;当光线平行抛物面反射器对称轴照射在铝箔上,反射光通过反射面对称轴,通过某一固定点,即抛物面的焦点。因此,将射电望远镜的反射面设计成旋转的抛物面,更有利于馈源对信号的收集。</p> <p>课题一结论 : 从FAST的相关构造当中可以明白光的反射中抛物线面对光的聚集作用最好,由金属对无线电波反射能力最强,明白了为什么在电梯中打电话总是显示无信号,从力的分解中得知分力越多,效率越高。</p> <p>课题二 : 探究不同材料对无线电波反射效果的差异</p><p>实验数据记录:</p> <p>课题二数据分析 : 通过上述实验,观察到:金属当中密度越大的金属,更有利于馈源对无线电波信号的收集。由图表可以看出铁对无线电报信号的反射能力最强,但是FAST望远镜却选择了铝作为材料,铝虽然不如铁的反射能力强,但是密度小可减轻FAST反射面板的重量,且采用阳极氧化的方法镀上一层致密的氧化铝,提高了耐腐蚀性能。</p><p>在不同材料包裹下,遥控器最远控制距离不同,控制距离由远到近分别为CK>塑料>橡胶>无纺布>铝>铁。最远控制距离越近,代表材料对无线电波反射能力越强,所有材料中铁丝网对无线电波反射能力较强;塑料对无线电波的反射能力较弱。</p><p>因此,射电望远镜的反射面材质选用金属,更有利于馈源对无线电波信号的收集。</p> <p>结论:FAST还运用了许多其他的理论,面板的孔洞不仅减轻了望远镜的质量,还可以透过光线气流减小压力,固定土壤,避免水土流失。由此可见,孔隙结构也是一个很好的应用。反射面则使用柔软的索网,通过其变形,为抛物线将入射的射电波汇聚到一点即抛物面的聚焦点处。</p> <p>课题三 : 馈赠源支撑塔的最佳数量初探</p> <p>实验中……</p> <p>实验数据记录 : </p> <p>实验三数据分析:</p><p>通过上述实验,我们观察到馈源支撑塔数量位置不同,移动馈源舱至指定位置的难易程度不同。支撑塔数量为六座时,移动最快;支撑塔数量为六座时,绳索张力最小。在牵引力拉线过程中,可以明显感受得到在用2根绳索时无法将馈源舱拉到准确的位置,这是因为2个绳索不便于改变拉力的方向,随着绳索的增多可以感到个人手中的拉力在减小,移动效率增高。因此,射电望远镜的馈源支撑塔为六座时,馈源舱的移动效率最高。</p> <p>实验三结论:</p><p>FAST作为世界上最大的望远镜,为世界天文学做出了许多贡献。至今已发现脉冲星优质候选体67颗,其中54颗得到认证。FAST的意义正如习主席所说“天文学是孕育重大原创发现的前言科学,也是推动科技进步和创新的战略制高点”。</p> <p>丰富多彩的科学探究给我们带来欢乐的同时还需要我们要有足够的耐心和迎难而上、勇往直前的时代精神才能成功!</p><p>让我们一起加油探索、认识未知!</p><p>感谢小树老师的耐心指导和帮助!</p>

馈源

无线电波

抛物面

反射

反射面

铝箔

望远镜

实验

对称轴

射电