FAST (Radioteleskop)

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Teleskop
FAST (Radioteleskop)
五百米口径球面射电望远镜
FAST in der Bauphase, 2015
FAST in der Bauphase, 2015
Typ Radioteleskop
Standort Pingtang, Guizhou, China
Geogra­fi­sche Koor­di­naten 25° 39′ 9″ N, 106° 51′ 24,1″ OKoordinaten: 25° 39′ 9″ N, 106° 51′ 24,1″ O
Wellenlänge 70 MHz–3 GHz
(Stand 2019)
Apertur 300 m

Bauzeit 2011–2016
Inbetriebnahme Juli 2016–September 2019
Besonderheit flächenmäßig größtes Radioteleskop der Welt

FAST (chinesisch 五百米口徑球面射電望遠鏡 / 五百米口径球面射电望远镜, Pinyin wǔbǎi mǐ kǒujìng qiúmiàn shèdiàn wàngyuǎnjìng, englisch Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope), Spitzname Tianyan (天眼, tiānyǎn – „Himmelsauge“) ist ein Radioteleskop in der Großgemeinde Kedu im Kreis Pingtang der Provinz Guizhou im Südwesten Chinas. Mit rund 520 Meter Hauptspiegeldurchmesser ist es das weltweit größte Radioteleskop. Die Bezeichnung „FAST“ ist ein Apronym.

Baugeschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Teleskop wurde ab 2011 in einer Karstmulde errichtet. Die 9110 im Umkreis von fünf Kilometern lebenden Einwohner wurden umgesiedelt, um elektromagnetische Störungen zu vermeiden.[1][2] Die Baukosten betrugen 1,2 Milliarden Yuan, umgerechnet etwa 160 Millionen Euro.[3] Der Probebetrieb wurde mit drei Jahren veranschlagt[4] und dauerte von Juli 2016 bis September 2019. Dabei wurden bereits über hundert Pulsare entdeckt.[5] Die Endabnahme und offizielle Inbetriebnahme fand am 11. Januar 2020 statt.[6]

Funktionsweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

FAST hat einen verformbaren, annähernd sphärischen Hauptspiegel, der in der natürlichen Geländemulde hängt. Von dem Hauptspiegel wird nur der Bereich, der auf die jeweils zu untersuchende Himmelsregion gerichtet ist, zum Empfang der Radiowellen genutzt. Dieser Bereich hat einen Durchmesser von 300 m und wird zur Vermeidung von sphärischer Aberration dynamisch zu einem Parabolspiegel verformt. Ein darüber befindlicher Empfänger wird durch eine Seilaufhängung in den Fokus des Parabolspiegel positioniert. Dieser Aufbau ermöglicht ohne die Verwendung eines Schwenkmechanismus Beobachtungen von Himmelsregionen bis 40° Zenitdistanz.

Das Teleskop ist zunächst für den Frequenzbereich von 70 MHz bis 3 GHz ausgelegt, später soll es bis 8 GHz arbeiten. Im L-Band ergibt sich eine Winkelauflösung von 2,8 Bogenminuten.

Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

FAST – Tianyan 天眼
Comparison FAST Arecibo Observatory profiles.svg
Reflektorflächen von Arecibo (oben) und FAST (unten) im Vergleich
Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, Guizhou 2020

Ein etwa horizontal liegender Gitterrohrring wird von etwa 70 senkrecht stehenden prismatischen Masten getragen, die unterschiedliche Höhen im Geländeniveau ausgleichen. Dieser Ring hält ein unter der Schwerkraft durchhängendes Seilnetz. Dieses Stahlseilnetz trägt 4450 dreieckige steife reflektierende Flächenelemente (reflective panels), die zusammen einen etwa sphärischen Spiegel mit 300 m Krümmungsradius formen. Diese dreieckigen Paneele haben 11 m Seitenlänge und bestehen aus einer tragenden Gitterrohrkonstruktion auf der ein Gitterrost von etwa 1 cm Rastermaß liegt, viel kleiner als die kleinste zu reflektierende Wellenlänge von 10 cm (3 GHz). Von den Knoten des Stahlseilnetzes führen Zugseile zu am Boden verankerten Aktuatoren zur dynamischen Verformung des Spiegels.

Die Fokuskabine hängt an Seilen, die an sechs um die Schüssel verteilten Masten befestigt sind. Durch Seilzüge wird sie grob positioniert und in Blickrichtung ausgerichtet. In der Kabine befinden sich (zunächst) 19 Detektoren mit Hornantennen auf einer beweglichen Plattform. Die Lage von Kabine und Detektorplattform wird mit sechs Lasern erfasst. Der Öffnungswinkel der Detektoren begrenzt die wirksame Apertur des Teleskops auf 300 m. Auf dieser Fläche, die etwa 1000 Knoten des Stahlseilnetzes umfasst und mit der Blickrichtung wandert, wird der Spiegel durch die Aktuatoren in Parabelform gebracht. Dafür reicht ein Hub von 67 cm. Die Position der Knoten wird durch neun Messkameras millimetergenau erfasst.

Ergebnisse[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einer der Forschungsschwerpunkte am FAST ist die Suche nach Pulsaren; Stand November 2020 hatte man mehr als 240 dieser Sterne entdeckt. Eine Forschergruppe unter der Leitung von Li Kejia (李柯伽, * 1980)[7][8] untersuchte unter anderem 15 Fast Radio Bursts der am 1. März 2018 am Parkes-Observatorium entdeckten Quelle FRB 180301[9] und kam dabei zu der Erkenntnis, dass die bei sieben dieser Radioblitze beobachteten Änderungen der Polarisationsebene auf Mechanismen in der Magnetosphäre des Pulsars zurückzuführen sind.[10][11]

In Kooperation mit dem Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment wurde mit dem FAST die Einstrahlung des galaktischen Magnetars SGR 1935+2154 in mehreren Frequenzbereichen zwischen 400 und 800 MHz gemessen, wobei man auf eine emittierte Energie von 3×1034 erg kam, drei Größenordnungen mehr als bei den bisher beobachteten Magnetaren. Dies stellte einen wichtigen Beitrag zu der Diskussion um Magnetar-Modelle dar.[12][13][14]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: FAST – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Martin Holland: FAST: Weltweit größtes Radioteleskop nimmt in China Arbeit auf. In: www.heise.de. heise online, 26. September 2016, abgerufen am 3. November 2020 (Im Südwesten Chinas hat das mit Abstand größte Radioteleskop der Welt nun seine Arbeit aufgenommen. Die riesige Schüssel des Observatoriums liegt in einem Tal in der Provinz Guizhou und soll auf Jahrzehnte hinaus unangefochten bleiben.).
  2. China to Relocate 9,110 for World’s Largest Radio Telescope. China Radio International, 16. Februar 2016, abgerufen am 17. Februar 2016 (englisch).
  3. Xinhua Insight: Installation complete on world’s largest radio telescope. In: Xinhua. 3. Juli 2016, abgerufen am 8. September 2016 (englisch).
  4. Rebecca Morelle: China’s colossal radio telescope begins testing. BBC News, 25. September 2016, abgerufen am 25. September 2016 (englisch).
  5. Elizabeth Gibney: Gigantic Chinese telescope opens to astronomers worldwide. In: nature.com. 24. September 2019, abgerufen am 15. November 2020 (englisch).
  6. “中国天眼”通过国家验收 – Chinas „Himmelsauge“ hat die staatliche Überprüfung und bauliche Abnahme bestanden. In: cnsa.gov.cn. 13. Januar 2020, abgerufen am 14. Januar 2020 (chinesisch, Ursprungsquelle 科技日报 – „Technology Daily“).
  7. 李柯伽. In: xao.cas.cn. 12. Februar 2015, abgerufen am 15. November 2020 (chinesisch).
  8. Kejia Lee. In: kiaa.pku.edu.cn. Abgerufen am 15. November 2020 (englisch).
  9. Danny Price et al.: A Fast Radio Burst with frequency-dependent polarization detected during Breakthrough Listen observations. In: arxiv.org. 22. Januar 2019, abgerufen am 15. November 2020 (englisch).
  10. Jerome Pétri: Theory of pulsar magnetosphere and wind. In: arxiv.org. 17. August 2016, abgerufen am 15. November 2020 (englisch).
  11. Luo Rui et al.: Diverse polarization angle swings from a repeating fast radio burst source. In: nature.com. 28. Oktober 2020, abgerufen am 15. November 2020 (englisch).
  12. B. C. Andersen et al.: A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar. In: nature.com. 4. November 2020, abgerufen am 15. November 2020 (englisch).
  13. Nadja Podbregar: Erster Extrem-Radioblitz aus unserer Milchstraße. In: scinexx.de. 5. November 2020, abgerufen am 15. November 2020.
  14. 中国天眼FAST获重大成果 明年将向世界开放. In: cnsa.gov.cn. 6. November 2020, abgerufen am 15. November 2020 (chinesisch).