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內(nèi)容簡介

　　中國天眼總體卷對一個(gè)已經(jīng)開始成功運(yùn)行的大科學(xué)裝置——500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）的設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)行情況進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，主要內(nèi)容包括射電天文學(xué)和射電望遠(yuǎn)鏡、FAST的設(shè)計(jì)概念、FAST 的核心科學(xué)目標(biāo)、FAST 的建設(shè)和調(diào)試、FAST 的運(yùn)行管理與成果、FAST的未來規(guī)劃，以期為未來其他大科學(xué)工程的實(shí)施提供參考。此外，本書中介紹的射電望遠(yuǎn)鏡原理和射電天文觀測的相關(guān)知識(shí)，對于培養(yǎng)射電天文學(xué)領(lǐng)域的后備人才也具有不可忽視的積極意義。本書適合地球科學(xué)、天文學(xué)等專業(yè)的高校師生和相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者閱讀參考。

作者簡介

　　姜鵬目前擔(dān)任500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）總工程師，是在該工程一線成長起來的優(yōu) 秀青年代表。在建設(shè)期間，主持研制了疲勞性能突破國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)2.5倍的高性能鋼索結(jié)構(gòu)，發(fā)展了串聯(lián)拉索沿導(dǎo)索空中累積滑移擴(kuò)展施工方法，建成了世界上跨度zui大、精度zui高及工作方式極特殊的索網(wǎng)工程；進(jìn)入調(diào)試階段后，接替南仁東先生擔(dān)任FAST總工程師主持調(diào)試工作。創(chuàng)新性地基于力學(xué)仿真技術(shù)研制了反射面控制及安全評估系統(tǒng)，發(fā)明了新型的低速模式航向獲取技術(shù)及多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合測量方法，進(jìn)而建立了適于FAST特殊工作方式的望遠(yuǎn)鏡測量與控制方法體系；FAST調(diào)試成功及投入使用催生一系列科學(xué)成果，直接推動(dòng)中國射電天文研究力量擠身國際第一梯隊(duì)；獲得專利25項(xiàng)，部分成果已得到推廣應(yīng)用。曾獲得中國青年科技獎(jiǎng)、萬人計(jì)劃青年拔尖人才、詹天佑獎(jiǎng)、廣西技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、北京青年五四獎(jiǎng)?wù)隆⒅锌圃宏P(guān)鍵技術(shù)人才等。錢磊北京大學(xué)天文學(xué)系博士學(xué)位。2009年開始在中國科學(xué)院國家天文臺(tái)FAST工程工作。在FAST調(diào)試期間，負(fù)責(zé)FAST調(diào)試中的觀測規(guī)劃和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等工作。在調(diào)試期間參與發(fā)現(xiàn)了一批脈沖星，包括FAST第一顆脈沖星。2018年入選中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)。2019年獲北京天文學(xué)會(huì)“北京青年優(yōu) 秀科技論文”一等獎(jiǎng)。發(fā)表SCI論文30多篇。朱明獲加拿大多倫多大學(xué)天文學(xué)博士學(xué)位，曾任職于加拿大赫茲伯格天體物理研究所，派駐美國夏威夷聯(lián)合天文中心。現(xiàn)為中科院國家天文臺(tái)研究員，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心科學(xué)與數(shù)據(jù)部主任。主要負(fù)責(zé)FAST科學(xué)觀測規(guī)劃子系統(tǒng)與科學(xué)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的建設(shè)，主持國家重點(diǎn)研發(fā)課題星系中性氫巡天項(xiàng)目的研究。在射電天文學(xué)、星系中的恒星形成、星際介質(zhì)和星系演化的多波段觀測、天文信息學(xué)、天文大數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面已發(fā)表科學(xué)論文一百余篇。

圖書目錄

第 1 章射電天文學(xué)和射電望遠(yuǎn)鏡 1
| 1.1 天文學(xué)的興起 | 1
1.1.1 天文學(xué)與生活 1
1.1.2 現(xiàn)代天文學(xué) 4
| 1.2 射電天文學(xué) | 7
1.2.1 射電天文學(xué)的發(fā)展 7
1.2.2 射電天文學(xué)簡介 11
1.2.3 射電望遠(yuǎn)鏡的基本組成 15
1.2.4 世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡 18
| 1.3 FAST 的原動(dòng)力 | 25
第 2 章 FAST 的設(shè)計(jì)概念 27
| 2.1 望遠(yuǎn)鏡的總體概念 |27
2.1.1 傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的形態(tài) 28
2.1.2 大射電望遠(yuǎn)鏡的創(chuàng)新概念 29
| 2.2 選址與臺(tái)址勘察 |30
2.2.1 大射電望遠(yuǎn)鏡對喀斯特洼地的要求 31
2.2.2 FAST 的選址 33
2.2.3 臺(tái)址勘察 34
| 2.3 主動(dòng)反射面技術(shù) |35
2.3.1 主動(dòng)反射面的總體概念 35
2.3.2 主動(dòng)反射面的變形 39
| 2.4 饋源支撐技術(shù) |40
2.4.1 輕型索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人技術(shù) 40
2.4.2 饋源相位中心的精確定位 43
| 2.5 測量與控制技術(shù) |44
2.5.1 主動(dòng)反射面測量與控制 46
2.5.2 饋源支撐測量與控制 47
2.5.3 總控系統(tǒng) 48
| 2.6 FAST 接收機(jī)系統(tǒng) | 50
| 2.7 FAST 的基本性能參數(shù) | 52
第3 章 FAST 的核心科學(xué)目標(biāo) 56
| 3.1 時(shí)域科學(xué)目標(biāo) |57
3.1.1 脈沖星 58
3.1.2 快速射電暴 63
| 3.2 頻域科學(xué)目標(biāo) |65
3.2.1 河內(nèi)中性氫21 厘米譜線成圖 66
3.2.2 河外中性氫星系 68
3.2.3 分子譜線 73
3.2.4 連續(xù)譜 73
| 3.3 其他科學(xué)目標(biāo) |74
3.3.1 星際閃爍 74
3.3.2 地外文明探索（SETI） 75
第4 章 FAST 的建設(shè)和調(diào)試 78
| 4.1 臺(tái)址與觀測基地的建設(shè) |78
4.1.1 臺(tái)址的建設(shè) 79
4.1.2 觀測基地的建設(shè) 80
| 4.2 主體結(jié)構(gòu)的建設(shè)和調(diào)試 |81
4.2.1 主體結(jié)構(gòu)的建設(shè) 81
4.2.2 主體結(jié)構(gòu)的調(diào)試 85
| 4.3 測量與控制系統(tǒng)的建設(shè)和調(diào)試 |87
4.3.1 測量與控制系統(tǒng)的建設(shè) 88
4.3.2 測量與控制系統(tǒng)的調(diào)試 90
| 4.4 電子學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)和調(diào)試 |92
4.4.1 電子學(xué)系統(tǒng)的建設(shè) 92
4.4.2 電子學(xué)系統(tǒng)的調(diào)試 96
| 4.5 性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與國家驗(yàn)收 |99
4.5.1 性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn) 99
4.5.2 國家驗(yàn)收 102
第5 章 FAST 的運(yùn)行管理與成果 104
| 5.1 數(shù)據(jù)中心與門戶網(wǎng)站建設(shè) | 104
5.1.1 數(shù)據(jù)中心建設(shè) 104
5.1.2 門戶網(wǎng)站建設(shè) 107
| 5.2 用戶管理、數(shù)據(jù)管理和觀測計(jì)劃管理 | 110
5.2.1 用戶管理 110
5.2.2 數(shù)據(jù)管理 112
5.2.3 觀測計(jì)劃管理 113
| 5.3 階段性的科學(xué)成果 | 115
5.3.1 時(shí)域科學(xué)成果 115
5.3.2 頻域科學(xué)成果 116
5.3.3 其他科學(xué)成果 118
| 5.4 應(yīng)用方面的探索 | 119
5.4.1 行星雷達(dá) 119
5.4.2 脈沖星時(shí)間基準(zhǔn) 121
| 5.5 信息發(fā)布和大眾科普 | 122
5.5.1 信息發(fā)布 122
5.5.2 大眾科普 123
第6 章 FAST 的未來規(guī)劃 124
| 6.1 可以預(yù)見的科學(xué)成果 | 124
6.1.1 近期科學(xué)成果 125
6.1.2 長期科學(xué)成果 126
| 6.2 望遠(yuǎn)鏡性能提升的規(guī)劃 | 129
6.2.1 超寬帶接收機(jī) 129
6.2.2 相位陣接收機(jī) 130
| 6.3 下一代巨型射電望遠(yuǎn)鏡 | 131
6.3.1 未來的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡 132
6.3.2 射電望遠(yuǎn)鏡陣 133
6.3.3 其他類型的射電望遠(yuǎn)鏡 134
大事記 137