这张照片显示了以天空和景观为背景的帕克斯望远镜。

CSIRO的64米帕克斯射电望远镜于1961年10月31日投入使用。当时它是世界上最先进的射电望远镜,整合了许多创新功能,这些功能后来成为所有大碟形天线的标准。

通过早期的发现,它很快就成为了同类中最主要的工具。60年后的今天,它仍然是世界上最好的单碟射电望远镜。它仍在进行世界级的科学研究,并进行着改变我们对宇宙理解的发现。

该望远镜的起源可以追溯到辐射物理实验室的战时雷达研究,该实验室是科学与工业研究委员会(CSIR)的一部分,CSIRO的前身。在多佛高地的悉尼悬崖顶上,实验室开发了用于太平洋战区的雷达。第二次世界大战结束后,这项技术被重新用于和平用途,包括研究来自太阳和其他地方的无线电波。

两个人在测试早期的天线时眺望着大海。
早期的天线要简单得多,更不用说更小了。

1946年,英国物理学家爱德华·“太妃”·鲍恩被任命为放射物理实验室主任。他曾是一名杰出的工程师,被称为“科学家”,发明了雷达,作为英国战前秘密军事研究的一部分。辐射物理实验室有一个专门的射电天文学小组,由才华横溢的约瑟夫(乔)波西领导。该小组的许多成员后来都成为了射电天文学这一新兴领域的领导者,包括伯尼·米尔斯(Bernie Mills)、克里斯·克里斯蒂安森(Chris Christiansen)、保罗·怀尔德(Paul Wild)、鲁比·佩恩-斯科特(Ruby Payne-Scott)(第一位女性射电天文学家)和约翰·博尔顿(John Bolton)。

虽然该小组最初的研究重点是来自太阳的无线电波,但博尔顿的注意力很快就转移到从更远的地方寻找其他来源。到20世纪50年代初,多佛高地的雷达天线已经发现了100多个来自银河系及其他地方的无线电发射源,包括来自超新星爆炸的信号。这些观测使放射物理实验室成为世界领先的射电天文学中心。

到1954年,多佛高地的技术已经过时了,这促使鲍恩开始了澳大利亚射电天文学的下一步:最先进的新型射电望远镜。

他认为最通用的选择是建造一个大的、完全可操纵的碟形天线。最终的价格是140万澳元(以今天的价格计算是2560万澳元)——远远超出了CSIRO当时的预算。

孟席斯政府同意为该项目提供资金,前提是至少50%的资金来自私营部门。鲍文利用自己战时的人脉,分别从卡耐基基金会(Carnegie Corporation)和洛克菲勒基金会(Rockefeller Foundation)获得了25万澳元,还获得了一系列澳大利亚私人捐赠。

英国公司Freeman Fox and Partners制作了详细的设计,并结合了传奇工程师Barnes Wallis的建议,他以“dambusters”闻名。根据现有的预算和所需的功能,这道菜的直径为64米。

帕克斯望远镜的图纸和设计说明。
巴恩斯·沃利斯1955年的设计笔记。

选定的地点在悉尼以西约350公里的帕克斯镇附近。这个地方的天气条件很好,没有当地的无线电干扰。当地议会也热情地提出支付一些土方工程的费用。

2020年,当地的Wiradjuri人将望远镜命名为Murriyang这是一个传统的名字,意思是“天空世界”。

该望远镜于1959年9月开始建造,两年后完工。1961年10月31日,德isle子爵威廉·西德尼(William Sidney)总督在一个有500名宾客出席的仪式上正式开启了望远镜。

1961年出席帕克斯望远镜开幕式的嘉宾。
1961年,英国总督(中)在望远镜的开幕式上问候来宾。CSIRO,作者提供了

几十年的发现

约翰·博尔顿被任命为该望远镜的创始主任。在他10年的活跃任期内,天文学家做出了一系列重大发现,使其成为澳大利亚首屈一指的科学仪器。

天文学家揭示了我们银河系的巨大磁场。几个月后,望远镜发现了类星体,这是宇宙中已知的距离最远的物体——这一发现使已知宇宙的大小增加了十倍。为了结束这难忘的第一年,帕克斯记录了第一次星际太空任务“水手2号”,它于1962年12月飞越金星。

20世纪70年代,研究人员发现并绘制了散布在银河系中的巨大分子云。对脉冲星的研究成为一个主要的研究领域。脉冲星是一种旋转的恒星,可以发射无线电波,就像一座灯塔。帕克斯发现的脉冲星比其他所有射电天文台发现的脉冲星加起来还要多,其中包括2003年发现的唯一已知的双脉冲星系统。

20世纪90年代,在3亿光年的距离上绘制出了星系的分布,揭示了宇宙的复杂结构。最近,帕克斯发现了第一个快速射电暴——短暂而强烈无线电波爆炸 由一个未知的过程创建。该望远镜还参与了搜寻外星智能(SETI),包括10年计划突破听项目 该项目始于2016年。

对公众来说,这台望远镜最出名的可能是它的空间跟踪功能,尤其是它在阿波罗登月任务中的作用。但它也支持其他重要任务,如美国宇航局的任务旅行者2号 它在上世纪80年代飞过天王星和海王星,并在2018年进入星际空间。1986年,帕克斯是欧洲乔托彗星任务的主要跟踪站。明年,帕克斯将追踪首批商用月球着陆器。

一张以日落为背景的帕克斯望远镜的照片。
帕克斯在1969年跟踪阿波罗登月任务。

该望远镜原本计划运行20年,但它的寿命是不断升级的结果。最近的改进包括一个新的超宽带接收器,它可以扫描很大范围的无线电频率,以及csiro开发的“相控阵馈电”(paf),它可以让望远镜一次观测天空中多达36个点。目前,低温冷却PAF的工作正在进行中,如果在2022年安装,这个数字将翻一番。随着这些升级到位,一个接收器可以用于交付超过90%的Parkes目前的作业。

一群60年前建造帕克斯望远镜的人。
施工只花了两年时间。

很难说帕克斯的盘子还能坚持多久。这取决于未来的升级,以及望远镜的结构是否保持良好的工作状态。但是天文学家总是需要一个大的单碟天线。

帕克斯一直保持着射电天文学的世界领先地位,不断适应新的要求。今天,它是澳大利亚科学和成就的象征。在它首次将目光投向天空60年后,帕克斯的未来依然一片光明。

本文转载自谈话 在知识共享许可下。读了原文

1评论

  1. 伟大的文章,约翰和什么惊人的发现和活动“盘子”。为科学的又一个60年干杯

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