美国启动射电望远镜阵列捕捉外星人信号

探索发现 2年前 (2022) aysz01
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美国启动射电望远镜阵列捕捉外星人信号

世界最大天文望远镜之一、艾伦望远镜组群(Alen Telescope Array)

美国启动射电望远镜阵列捕捉外星人信号

世界最大天文望远镜之一、艾伦望远镜组群

美国启动射电望远镜阵列捕捉外星人信号

艾伦望远镜阵列的碟形卫星天线

美国启动射电望远镜阵列捕捉外星人信号

碟形天线射电望远镜阵列

  最近,以微软公司联合创始人保罗・艾伦名字命名的艾伦望远镜阵列(ATA)启动。这个拥有42个碟形天线的阵列,将观测太空中的大量恒星系统,捕捉外星人信号。有了它的帮助,科学家20年内对恒星系统的人造放射物的检测数量将提高1000倍,搜寻地外文明(SETI)计划也将因此挂上前进挡。

  “小而多”优于“大而少”

  艾伦望远镜阵列是一个真正的天文观测利器。在过去的20年,高性能射电放大器的个头变得越来越小、造价也越来越低,但发挥的作用却越来越重要。在这种情况下,射电望远镜的制造方式发生了改变,艾伦望远镜阵列无疑占了新制造方式的便宜。

  射电望远镜的一个最为重要的能力便是所难覆盖的区域,即它的“镜子”所能反射的平方米数,至少对“搜寻地外文明”计划是这样的。提高可观测区域面积的方式有两种:要么是制造一条更大的天线,要么就是制造大量体积更小的天线,而后将它们组合在一起。

  作为旧方式的一个典范,研制人员可将天线的“碟子”直径提高一倍,借此加大观测区域的面积(增加到原来的4倍)。说老实话,这是一个令人高兴的消息。但如果天线成为一个三维装置,制造更大天线时所需的铝和钢的数量却也增加到原来的8倍。如此一来,望远镜自然就变成了奢侈品。而相比之下,制造4条原始大小的天线却可将成本降低一半。

  实际上,这不过是一个简单的与尺寸有关的争论,但它最终归结为一点:为了提高观测区的面积,制造小型天线而不是“大块头”经常是一种更为经济的做法。在过去的实践中,天线寿命这个基本问题常常被接收设备的高成本冲淡。

  如果对其它任何射电望远镜的低温冷却、静的好像死了一般的接收装置的对焦仪器检查一番,你就会发现,自己原来面对的是造价100万美元的电子装置和元件。这也就是为什么巨大阵列天线(VLA)――位于新墨西哥州的具有传统风格的射电望远镜――正如人们在大量科幻影片中所看到的那样,只拥有27条天线。这一数量无疑是对结构和电子元件高昂成本的一种妥协。

  时下,人们可以随意“装饰”备有高级接收器的天线的对焦仪器,而所需的成本也只是过去的大约1%。显然,以往的方式已经发生了变化。对于今天的望远镜来说,制造大量小个头的天线实为一种更明智的做法,而不是制造少量大型天线――简单地说就是“小而多”要优于“大而少”。

  艾伦望远镜阵列的单个碟形卫星天线的直径只有6米,即使站在加州的89号公路上,你也无法看到它们的存在,虽然它们离89号公路东部狭长小径只有1英里。在过去4年时间里,这些位于旧金山东北部300英里处的满是熔岩的荒地上的天线如同睡莲一样慢慢“绽放”。

  350条碟形卫星天线将最终入主帽儿河天文台。但已经竖起和投入运转的42条天线所能达到的观测面积与40米长的单个碟形卫星天线是一致的,这一面积足以让研究人员进行一些严肃的科学研究。

  它能做些什么?

  很多学科都将成为射电天文学的受益者,这可要归功于艾伦望远镜阵列的小型单个天线,它们拥有极为广阔的视野。也就是说,与广角运动型双眼望远镜一样,它也能够立即对天空的大部分区域进行观察。(相比之下,绝大多数射电望远镜看到的天空景象与透过最细的苏打水吸管看到的景象没什么两样)。

  时下,加州大学的射电天文学家正与搜寻地外文明研究所合作,制造艾伦望远镜阵列。它的触角将覆盖广阔的太空区域,同时拍摄宇宙天体的高清晰度射电照片。广阔的视角和高清晰“双管齐下”让迅速观测我们“当地”的宇宙天体成为一种可能。对于天文学来说,这无疑是一次伟大的进步,要知道,这种观测经常能带来令人意想不到的重大发现。除此之外,通过对宇宙大部分区域进行经常性的观测,射电天文学家也能发现一些转瞬即逝的现象,比说夜晚出现的类似“打嗝”这样短暂的现象,而这些现象是之前从没有观察过的。

  对于这种新的可能性,我们最好用对比的方式加以理解,比如说用定时曝光的方式从帝国大厦拍摄曼哈顿的图片。实际上,这与天文学家所做的事情是具有可比性的――利用他们的射电望远镜从太空中的一个点开始4个小时的数据收集。

  定时曝光能够揭示大量微小的细节,例如大街上停靠的汽车,摩天大楼华而不实的正面等等。但任何事物――出租汽车、步行者甚至于车尾停车灯――都会因为长曝光变得模糊或者失真。但借助于快速射电照片模式,宇宙天体发生的变化将难逃踪影。

  做好吃惊的准备

  对于搜寻地外文明计划,艾伦望远镜阵列将像巴黎暴动一样带有革命性。在科幻色彩而不是科学色彩浓厚的好莱坞影片中,我们经常会看到这样的场景:在完美味儿十足的实验室里,一群工程师正在漫无目的地四处游荡,搜寻地外文明的研究员头上戴着耳机,从宇宙静电噪声失真的喧嚣中搜寻外星人放射物。但这只是电影中出现的事情,真正的“搜寻地外文明”计划的科学家据此还有很长的路要走。

  事实远比人们想象的复杂。ATA-42――这种新设备第一个“肉身”――将立即对几个恒星系统进行观测,而且是同时性的,在此过程中,它要对至少4000万个射电频道进行监视。但简单的耳机是无法帮助你分析所有数据的,取而代之的是,一种高精尖的定制软件系统将小心翼翼地筛选所有接收到的静电噪声,这些噪音可能就是地外文明的一台发射机发出的。

  在第一次执行搜寻地外文明任务中,ATA-42将用于扫描以我们星系的中心为方向的20平方度的太空,用几个月时间寻找来自银河系星群以及内部区域方向的信号。最终,艾伦望远镜阵列将上演一次大型行动,对附近大约100万个恒星系统进行检测,这一数量是以往所有观察任务的1000倍。

  随着艾伦按下那个大按钮,42个“射电耳朵”将像步调一致的游泳者一样转动天空,这标志着艾伦望远镜阵列第一次正式“上岗”。对此,除了掌声和笑声外,我们还能作何表示呢?

  然而,真正激动人心的时刻还没有到来。我们很难想象这个驻扎于地球上的外表如此“谦虚”――每一个的体积不超过一辆运货车――的金属制品军团将会揭开,一颗距离我们1000万亿公里的地外行星上哪些未知的和未见的生命体的神秘面纱。但在一张小小的演算纸上的简单推算显示,这种事情是可能发生的。可能在不久后的某一天,我们便能听到有关发现外星生物的消息。

新浪科技(杨孝文)

版权声明:aysz01 发表于 2022-04-21 0:11:31。
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