FAST
所在地：中国貴州省平塘県克度村
訪問理由：中国にある世界最大の電波望遠鏡
当サイト評価：★★★★★
営業時間：8時30分から18時00分まで
概要
中国が有する世界最大の電波望遠鏡「五百米口徑球面電波望遠鏡」、略称「FAST」（中国語：500米口径球面射电望远镜）は、中国南西部の貴州省平塘県にある遠隔地の巨大な天然窪地に位置しています。中国では「天眼（天の目）」という愛称で親しまれています。
中国独自の電波望遠鏡を建設する構想は、2007年に中国国家発展改革委員会によって承認されました。12年にわたる地質調査と、1000以上の候補地からこのプロジェクトに最適な窪地を選定した後、技術チームは最終的に貴州省の大窩凼（ダーワーダン）窪地を選びました。着工は2011年3月5日で、プロジェクト全体は約5年半を要し、総工費は約6億6700万元に上りました。
この望遠鏡が非常に驚異的なのは、建設過程で多くの工学的課題を解決しただけでなく、知られている宇宙の数千光年先から届く、極めて微弱な電波を高い精度で検出できる能力を持つためです。望遠鏡は2016年に稼働を開始し、現在までに24個のパルサーを発見しており、そのうち14個はエフェルスベルク天文台またはパークス天文台によって確認されています。
「FAST」の立地と貴州省が選ばれた理由
有名なアレシボ天文台と同様に、「FAST」は自然の窪地に建設される必要がありました。電波干渉から隔離されていること、そしてこのような大規模な天文プロジェクトは、人里離れた場所に設置されることが望ましいためです。
中国南西部は、桂林で知られるカルスト地形などが広く形成されている地域であり、雲南省やもちろん貴州省の山岳地域でも、遠隔地の天然窪地を見つけることは難しくありません。しかし、12年間の地質調査を経て、科学者と地質学者は1000以上の窪地の中から貴州省の大窩凼窪地を選定しました。これには理由があります。「FAST」プロジェクトの主任科学者である南仁東教授は、この窪地を「FAST」を収容できる地球上で完璧かつ唯一の場所であると述べています。
大窩凼窪地は4500万年の歴史を持つカルスト性地形の窪地です。険しい山々に囲まれ、人間の干渉から5km離れており、電波望遠鏡を設置する理想的な場所です。カルスト地質は水害防止に理想的であることが証明されました。窪地は容易に見つかりますが、この場所は自然排水が可能で、どれだけ大量の降雨があっても水は最終的に地下に浸透するという点で完璧であり、遠隔地であるという利点も備えています。
「FAST」の構造と建設方法
「FAST」はアレシボ天文台と同様の方法で建設されています。直径500メートルの球面を信号受信ディッシュとしており、ディッシュは約4500枚の三角形アルミニウムパネルで構成されています。各パネルは下部のケーブルで支持され、コンピューター制御によって様々な方向からの信号を受信するために最適な角度に傾斜させることができます。ケーブルネットは非常に複雑で、1万本のケーブルが複雑なネットを形成してディッシュを支え、2250個の関節接合部がディッシュの形状を調整します。このネット用ケーブルの設置は非常に困難かつ危険な作業でした。
その焦点キャビンは30トンの重さがあります。わずか6本のケーブルで支えられ、ディッシュの140メートル上空に吊り下げられています。望遠鏡の焦点キャビンには、ディッシュで反射された電波信号を受信するフィードが収められており、アクティブ表面と完璧に連動して電波源の動きを追跡しながら位置を変更します。
「FAST」プロジェクトの課題
遠隔地への建築資材輸送の困難さ
プロジェクトが3月11日に着工して以来、チームには多くの課題が投げかけられました。最初の大きな問題は資材輸送でした。この場合、立地の遠隔性と孤立性が大きな不利となりました。非常に重い資材は、非常に悪路で曲がりくねった道を通って現場に運ばなければなりませんでした。膨大な量の金属資材を石灰岩の窪地に運び込むためには、非常に困難な地形の中で道路全体を整備する必要があり、それは非常に困難で苦痛を伴う過程でした。
シミュレーションモデル作成の時間消費
このプロジェクトでは、地形、建設、水文地質学に関する研究を行う必要がありました。実際にこの過程を経てシミュレーションと試作を行い、ここまで到達したことは非常に印象的です。
参考となる稀少なデータや経験
他のプロジェクトからデータを見つけることは困難でした。科学者が参照できる既存の望遠鏡プロジェクトに関するデータや経験がほとんどないため、多くの課題は現場で解決し、見出さなければなりませんでした。FASTほどの規模のプロジェクトは前例がなく、科学チームは研究の参考文献やインスピレーションを得る場所がありませんでした。
焦点キャビン支持技術の課題
まず、焦点キャビンがキャビン内部の装置から発生する電波によって干渉されないようにする問題を解決する必要がありました。キャビン自身の機器が発生する電波は、望遠鏡の干渉とならないよう封じ込める必要があります。
次に、重さ30トンのこのキャビンをディッシュの140メートル上空の正確な位置まで吊り上げるためには、キャビンを可能な限り軽量かつコンパクトに製造する必要がありました。一方、キャビンを支える6基のケーブル塔は可能な限り強固で耐久性のあるものでなければなりませんでした。
世界最大電波望遠鏡の科学的使命
FASTは、天文学の最大の謎のいくつかに答えることを運命づけられています。
「FAST」の主要な使命は、パルサー（回転する中性子星）の探求です。パルサーは宇宙で最も高密度な天体の一つであり、大質量星が重力崩壊した残骸で、約1.4太陽質量の物質が直径約12マイルの球体に詰め込まれています。地球上では、中性子星の物質のティースプーン一杯が10億トン以上の重さになります。
また、ほとんどの人工的な天文学プロジェクトと同様に、「FAST」は知的生命体の星間通信信号、つまり宇宙人からの信号が存在すればそれを受信することを期待しています。もう一つの主要な目標は、重力波の検出です。
「FAST」が特別な理由
「FAST」は望遠鏡の進化における新たなフロンティアを提示しています。直径500メートルのディッシュを有し、地球上で最大の受光面積を持つ望遠鏡であり、人類が知る中で最も精密な望遠鏡です。既存のアレシボ望遠鏡よりも3倍感度が高く、宇宙の数千光年先から届く最も微弱な電波を感知することができます。しかし、FASTが以前の電波望遠鏡よりも感度が高いのはその規模だけによるものではなく、驚くべき革新的設計によってもたらされる独自性によるものです。これは能力において飛躍的な進歩をもたらす次世代の電波望遠鏡です。
南仁東教授によれば、「電波天文学の本質的な問題は、電波そのものの性質にあります。電波は平行であり、放物面形状で反射されると一点に集束します」。この問題を解決するため、技術者たちは反射鏡を放物面状態に引き込むケーブルネットという素晴らしいアイデアを考案しました。放物面形状に変形した後、ディッシュは任意の方向を指向して信号を追跡・受信できます。このすべての動作は、高度にコンピューター制御された非常に精密なシステムによって運用されています。
「FAST」は、電波望遠鏡における人類の英知の最高レベルを提示する、実に素晴らしく美しい科学的景観です。
知っておくべき世界最大望遠鏡の6つの興味深い事実
1.「FAST」は宇宙からの信号を受信するためだけに建設され、信号を送信することはありません。
2.「FAST」の直径500メートルの巨大なディッシュの建設には、4500枚の三角形アルミニウムパネルが使用されました。
3.「FAST」のディッシュパネルの総面積は、サッカーコート30面分に相当します。
4. 望遠鏡が観測を行う際、ディッシュは宇宙の異なる方向から来る信号を受信するために最適な位置に傾斜させることができます。
5. ディッシュが傾斜した際、実際に信号を受信できる領域は約300メートルです。つまり、稼働時にはディッシュ全体の面積が常に使用されるわけではありません。
6. プロジェクト総面積は300ヘクタールです。
7.「FAST」は現在世界最大かつ最高性能の単一アンテナ電波望遠鏡です。ドイツのボン望遠鏡と比較して感度は10倍優れています。
8. アメリカのアレシボ望遠鏡と比較して、「FAST」の総合性能は約10倍優れています。
世界最大電波望遠鏡で何が見えるのか？「FAST」はこれまでに何を発見したのか？
2016年の試験稼働期間中に、「FAST」は「FP1」と「FP2」という2つのパルサーを検出し、両者はすぐに他の望遠鏡によって確認されました。現在までに、当局によれば24個のパルサーを発見しており、そのうち14個はエフェルスベルク天文台またはパークス天文台によって確認されています。「FAST」のさらなる成果と最新発見リストについては、以下のサイトをご覧ください：http://crafts.bao.ac.cn/pulsar/fast_all_pulsar_list/
旅行のヒント
入場料：シャトルバス 50元；天文映画館 30元；天文体験館 50元
開場時間：8:30～18:00
中国語住所：贵州省平塘县城西南部50公里处的克度镇境内
住所：中国貴州省平塘県克度鎮
中国語サイト名：贵州平塘天眼景区
ご注意事項
入場券購入時にパスポートが必要です。
望遠鏡への余分な電波干渉を最小限に抑え、その機能精度を保つため、現場では携帯電話、カメラ、インターカム、およびすべての不必要な電子機器の持ち込みが禁止されています。
人の密集による干渉を減らすため、一日当たりの観光客受け入れ上限は2000人に設定されています。
観光客は現場が提供するシャトルバスで移動し、バスの運行は毎日16:15に終了します。そのため、早めの到着をお勧めします。
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