راديوتلسکوپ‌ها را مي‌توان پنجره‌اي به‌سوي کيهان قلمداد کرد. دراين‌ميان، FAST بزرگ‌ترين راديوتلسکوپ تک‌ديش جهان است. درادامه، با اين ره‌آورد شگرف مهندسي آشنا خواهيم شد.
راديوتلسکوپ FAST عنوان بزرگ‌ترين راديوتلسکوپ تک‌ديش جهان را يدک مي‌کشد. در اين مطلب از سري مقالات مهدسي بي نهايت، قصد داريم با اين راديوتلسکوپ آشنا شويم. پيش از صحبت درباره‌ي اين دستاورد بزرگ مهندسي، بهتر است ابتدا با راديوتلسکوپ‌ها بيشتر آشنا شويم.
اگر از علاقه‌مندان به علم نجوم و کيهان‌شناسي باشيد، احتمالا با راديوتلسکوپ‌ها و دلايل استفاده از آن‌ها آشنا هستيد. پس، شايد آنچه در اين بخش بيان شده، برايتان چندان جديد و جذاب نباشد؛ اما اگر اطلاعات کمتري در‌اين‌زمينه داريد، بهتر است به مطالعه‌ي اين بخش ادامه دهيد.
نور مرئي، تنها بخش کوچکي از طيف الکترومغناطيسي است که چشم انسان مي‌بيند و امواجي که طول موج آن‌ها خارج از محدوده‌ي نور مرئي باشند، چشم انسان نمي‌بيند. اگر به تصوير زير نگاه کنيد، با افزايش طول امواج در محدوده‌ي نور مرئي، بيشتر به رنگ قرمز و با کاهش طول امواج در اين محدوده، به رنگ آبي نزديک مي‌شويم.
طيف الکترومغناطيسي
افزون‌براين، مي‌دانيم جهان هستي در‌حال‌گسترش است و اجزاي اين جهان درحالدورشدن از يکديگر هستند. وقتي به پهنه‌ي بي‌کران آسمان مي‌نگريم، نور ساطع‌شده از اجسامي که درحالدورشدن هستند، با طول موج بلندتري به ما مي‌رسند؛ به‌همين‌دليل، اجسام دورتر بيشتر به رنگ قرمز يا رنگ‌هايي نزديک به آن ديده مي‌شوند.
تصوير پايين، تصويري موسوم به {زمينه هاي ژرف مايل (Hubble Deep field) است که قسمتي از صورت فلکي خرس بزرگ (دُبّ اکبر) را نشان مي‌دهد. در اين تصوير، کهکشان‌هاي مختلفي مشاهده مي‌شوند؛ اما آنچه بيشتر مي‌تواند مهم باشد، اين است که در اين تصوير، برخي نقاط به رنگ سفيد يا نزديک به سفيد و برخي ديگر به رنگ قرمز يا نزديک به رنگ قرمز هستند.
زمينه‌ي ژرف هابل
اين نقاط قرمزرنگ، ستاره‌ها و کهکشان‌هايي را نشان مي‌دهند که از ما دورترودورتر مي‌شوند. بااين‌حال، مشکل اين است که با دورترشدنِ آن‌ها، امواجي که به ما مي‌رسند، طول موج بلندتري خواهند داشت، تا جايي‌که از محدوده‌ي نور مرئي خارج مي‌شوند و به محدوده‌ي امواج فروسرخ تا امواج راديويي وارد مي‌شوند. اين پديده که از آن با نام Redshift ياد مي‌شود، باعث مي‌شود براي ديدن اجسام دورتر که با چشم ديده نمي‌شوند، نيازمند استفاده از ابزارهاي ديگري باشيم.
مانند تلسکوپ‌هاي بصري که نور مرئي را جذب و در نقطه‌اي متمرکز مي‌کنند تا امکان تحليل تصاوير دريافتي وجود داشته باشد، راديوتلسکوپ‌ها هم امواج ضعيف راديويي را جمع‌آوري و متمرکز مي‌کنند تا بتوان آن‌ها را تحليل کرد. دانشمندان از راديوتلسکوپ‌ها براي بررسي ستاره‌ها، کهکشان‌ها، سياه‌چاله‌ها و ديگر اجرام و پديده‌هاي کيهاني استفاده مي‌کنند.
اين ابزارها امکان مطالعه‌ي امواج راديويي و مايکروويو با طول موج 10 متر تا 1 ميلي‌متر را فراهم مي‌کنند که از اجرام کيهاني ساطع مي‌شوند. اتمسفر زمين امواج راديويي را بازتاب مي‌دهد که طول موج آن‌ها بيش از 10 متر است و به سطح زمين نمي‌رسند. البته، اتمسفر بسياري از امواج را جذب مي‌کند که طول موج آن‌ها کوتاه‌تر از يک سانتي‌متر است و به زمين نمي‌رسند. دراين‌ميان، موج‌هايي با طول 1 تا 20 سانتي‌متر با کمترين تداخل از جوّ زمين عبور مي‌کنند و امکان اصلاح و تحليل آن‌ها ازطريق نرم‌افزارهاي پردازش‌گر سيگنال‌هاي راديويي وجود دارد.
FAST، بزرگ‌ترين راديوتلسکوپ جهان
همان‌گونه که پيش‌ازاين گفته شد، کارکرد راديوتلسکوپ‌ها تاحدي شبيه به تلسکوپ‌هاي بصري است؛ اما ازآنجا‌که طول امواج راديويي به‌مراتب بزرگ‌تر از طول امواج نور مرئي است، راديوتلسکوپ‌ها ابعاد بزرگي بايد داشته باشند. اين ابزارها مولفه‌اي به‌نام «قدرت تفکيک‌پذيري زاويه‌اي» يا «وضوح فضايي» دارند. اين مؤلفه نشان‌دهنده‌ي قدرت راديوتلسکوپ‌ها براي تشخيص جزئيات بيشتر در بخشي از آسمان است. بديهي است که با بزرگ‌ترشدن تلسکوپ، وضوح فضايي آن نيز افزايش مي‌يابد.
به‌همين‌دليل، راديوتلسکوپ‌هايي مانند آرسيو و FAST ابعاد بسيار بزرگي دارند تا بتوانند جزئيات بيشتري دريافت کنند. علاوه‌براين، امواجي که از اجرام آسماني به سطح زمين مي‌رسند، بسيار ضعيف هستند تا جايي‌که سيگنال‌هاي تلفن‌همراه مي‌توانند يک‌ميليون بار از اين امواج قوي‌تر باشند. باتوجه‌به اين موضوع، اکثر راديوتلسکوپ‌ها علاوه‌بر بزرگ‌بودن، در نقاطي دور از مناطق مسي قرار دارند.
حال که با راديوتلسکوپ‌ها و چگونگي کارکردشان و دلايل بزرگ‌بودن آن‌ها آشنا شديم، مي‌توانيم صحبت درباره‌ي FAST را شروع کنيم. اولين‌بار طرح ساخت اين راديوتلسکوپ در سال 1994 ارائه شد تا اينکه در سال 2007، کميسيون ملي توسعه و اصلاحات چين طرح نهايي پروژه را تأييد کرد. مأموريت رهبري اين پروژه نيز به پروفسور نان رندونگ، اخترشناس سرشناس و فقيد چيني واگذار شد.
نان رندونگ
يکي از مشکلات اصلي، پيداکردن مکاني مناسب براي ساخت FAST بود. به‌منظور پيداکردن مکان مناسب، تحقيقات متعددي درزمينه‌ي توپوگرافي، آب‌شناسي، مشکلات ساخت تلسکوپ و بناهاي پشتيبان آن انجام شدند. پس از 14 سال تحقيقات جغرافيايي، اقليمي و اجتماعي و انجام شبيه‌سازي مهندسي در مقياس وسيع روي 400 منطقه براي ساخت تلسکوپ، 300 درّه به‌عنوان نامزدهاي نهايي انتخاب شدند. از ميان اين 300 درّه، درّه‌ي داوودانگ در منطقه‌ي پينگ‌تانگ در استان گويژو چين براي ساخت FAST انتخاب شد.
وجود مسير طبيعي براي خروج آب، قرارگرفتن در ميان کوه‌هاي بلند که نقش نوعي حفاظ طبيعي را بازي مي‌کنند و فاصله‌ي 5 کيلومتري از منابع اصلي امواج راديويي ازجمله دلايل انتخاب اين منطقه بودند. علاوه‌براين، تحقيقات نشان داده بودند پيش‌ازاين، هيچ زله‌ي درخورتوجهي در اين منطقه ثبت نشده است. همچنين، داده‌هاي هواشناسي نيز نشان مي‌دهند بارش برف در اين منطقه بسيار محدود است و سابقه‌ي يخ‌بندان در پيشينه‌ي هواشناسي اين درّه وجود ندارد. عمق درّه نيز به‌گونه‌اي است که زاويه‌ي اوج 40 درجه‌اي را براي تلسکوپ فراهم مي‌کند. عرض جغرافيايي اين منطقه (26 درجه‌ي شمالي) هم امکان مشاهده‌ي بيشتر اجرام کهکشاني جنوبي را فراهم مي‌سازد.
مراحل اوليه‌ي ساخت FAST
پيش از شروع پروژه، روستاي کوچکي با 65 سرنشين تخليه شد که در اين دره ست داشتند و ساکنان آن به مکان ديگري منتقل شدند. براي پيش‌گيري از تداخلات راديويي، بيش از 9,000 نفر که در شعاع 5 کيلومتري اين منطقه ست داشتند، به مکان‌هاي ديگري انتقال داده شدند. اين نقل‌‌مکان‌ها چندان هم بي‌دردسر نبودند. براي نمونه، حدود 500 خانواده از دولت محلي شکايت کردند. به‌ادعاي اين خانواده‌ها، آن‌ها نه‌تنها خسارتي از دولت دريافت نکرده بودند؛ بلکه در برخي مواقع، به‌صورت غيرقانوني بازداشت هم شده بودند. جابه‌جايي جمعيتي نزديک به 10,000 نفر براي چيني‌ها بدون هزينه نبود و دولت چين مجبور شد تا مبلغي درحدود 269 ميليون دلار را به اين افراد اختصاص دهد. اين مبلغ در قالب کمک‌هاي نقدي و وام‌هاي بانکي با هدف تهيه‌ي مسکن به مردم پرداخت شد.
کلنگ احداث اين راديوتلسکوپ در 26دسامبر2008 (برابر با 6دي1387) به زمين زده شد؛ اما به‌واسطه‌ي زمان‌بربودن فرايند آماده‌سازي محل احداث تلسکوپ، بيش از دو سال بعد و در مارس2011 فرايند اصلي ساختش شروع شد. براي آماده‌سازي محل ساخت‌وساز، جاده‌هاي زيادي به‌سمت درّه‌ي اصلي بايد احداث شوند. خروج مواد تخليه‌شده از درّه و رساندن تجهيزات و مومات ساخت‌وساز به درّه نيز با مشکلات فراواني روبه‌رو بود. با‌اين‌اوصاف، فرايند اصلي ساخت تلسکوپ 5 سال بعد و در 3ژوئيه‌ي2016 (برابر با 13تير1395)، با نصب آخرين پنل از ديشِ تلسکوپ به‌پايان رسيد.
لحظه‌ي نصب آخرين پنل FAST
بودجه‌ي اوليه براي ساخت FAST مبلغ 700 ميليون يوآن (معادل 104 ميليون دلار) بود؛ اما درنهايت، توسعه و ساخت اين ابزار بيش از 1.2 ميليارد يوآن (معادل 178 ميليون دلار) بودجه را به‌خود اختصاص داد. دورافتاده‌بودن محل قرارگيري تلسکوپ و تهيه‌ي پوشش محافظ براي محافظت از تلسکوپ درمقابل تداخلات راديويي، ازجمله دلايل افزايش هزينه‌ي پروژه بودند.
درحال‌حاضر، اين تلسکوپ با نام «تلسکوپ کروي با ديافراگم پانصدمتري» (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope) يا به‌اختصار FAST شناخته مي‌شود؛ هرچند چيني‌ها از آن به‌نام «تيان‌يان» به‌معناي «چشم آسمان» ياد مي‌کنند.
درباره این سایت