Perusahaan berpartisipasi dalam penelitian dan pengembangan proyek FAST, teleskop radio dengan antena parabola tunggal terbesar di dunia
Atas penugasan sebuah lembaga penelitian di Beijing, FCTEL berpartisipasi dalam proyek FAST, teleskop radio piringan tunggal terbesar di dunia, dengan mengembangkan perangkat konversi transmisi optik berkecepatan tinggi untuk mengirimkan sinyal listrik dari berbagai sensor, seperti enkoder absolut multiputaran dan enkoder putar, ke ruang berpelindung elektromagnetik. Perangkat ini mengatasi masalah lama berupa distorsi sinyal setelah penyaringan sebelum sinyal listrik sensor memasuki ruang berpelindung elektromagnetik, serta masalah ketidakcocokan penundaan clock pada sisi sinyal listrik berkecepatan tinggi setelah konversi optik-ke-listrik dalam solusi transmisi optoelektronik konvensional.
FCTEL merasa bangga dapat memberikan kontribusi kecil bagi proyek-proyek teknologi Tiongkok yang terdepan di dunia, berkat akumulasi penelitian dan pengembangan selama bertahun-tahun di bidang transmisi optik.
Menguak Teleskop Radio Piringan Tunggal Terbesar di Dunia 'FAST' (Ilustrasi Bumi Misterius)
(Laporan Bumi Misterius) Menurut Southern Metropolis Daily: 'Peringatan untukmu: Jangan membalas! Jangan membalas! Jangan membalas! Ada puluhan juta bintang di arahmu. Jika kamu membalas, sumber transmisi akan terlacak, sistem planetmu akan diserbu, dan duniamu akan diduduki! Jangan membalas! Jangan membalas! Jangan membalas!' Ini adalah gelombang radio dari peradaban luar bumi yang secara tidak sengaja diterima oleh 'Pangkalan Pantai Merah', tempat tokoh utama perempuan bertugas, dalam novel fiksi ilmiah The Three-Body Problem.
Sebenarnya, versi nyata 'Pangkalan Pantai Merah' yang menerima gelombang radio kosmik sedang dibangun di cekungan 'Da Wodang', Desa Jinke, Kota Kedu, Kabupaten Pingtang, Provinsi Guizhou. Proyek pembangunan teleskop radio piringan tunggal terbesar di dunia, 'Mata Langit' (FAST), kini telah memasuki tahap akhir. Setelah selesai, teleskop radio sferis berdiameter 500 meter ini akan memiliki luas penerimaan setara dengan 30 lapangan sepak bola.
Pada 26 Desember 2015, Jiang Peng, asisten kepala insinyur sekaligus wakil kepala insinyur sistem reflektor FAST, menjelaskan dalam Kuliah Sains Publik 2015 di Planetarium Beijing bagaimana 'Mata Langit' dibangun dan mengatasi berbagai tantangan teknis terkait selama pembangunannya. Dilaporkan bahwa dibandingkan dengan Teleskop Arecibo Amerika, yang dinilai sebagai salah satu dari 10 proyek manusia terbaik pada abad ke-20, kinerja keseluruhan 'Mata Langit' sekitar 10 kali lebih baik, dan seluruh proyek diperkirakan selesai pada September 2016.
Setelah menemukan lebih dari 300 cekungan, pilihan akhirnya jatuh pada 'Da Wo Dang' di Guizhou
Banyak orang mungkin bertanya-tanya: mengapa 'Mata Langit' ditempatkan di Provinsi Guizhou yang memiliki kondisi geologi kompleks? Menurut Jiang Peng, para ilmuwan menghabiskan lebih dari sepuluh tahun untuk mencari 'rongga mata' yang sesuai bagi 'Mata Langit'. Pada konferensi International Union of Radio Science tahun 1993, para astronom dari sepuluh negara, termasuk Tiongkok, mengusulkan inisiatif pembangunan generasi baru 'teleskop radio raksasa', yang bertujuan menelusuri alam semesta purba dan menjawab berbagai pertanyaan sulit dalam astronomi.
Pada akhir 1995, Komite Promosi Tiongkok untuk 'Teleskop Radio Besar' mengusulkan konsep 'Proyek Karst', yang akan memanfaatkan cekungan karst di Guizhou untuk membangun reflektor sferis. Setelah penyaringan berulang, mereka akhirnya menemukan 'Da Wo Dang' di Kota Kedu, Kabupaten Pingtang — sebuah 'rongga mata' dalam yang paling sesuai bagi 'Mata Langit' raksasa. Pada 2007, proyek tersebut resmi disetujui dan lokasinya ditetapkan. Pada Maret 2011, pembangunan proyek FAST dimulai di Guizhou.
Pemilihan lokasi memakan waktu begitu lama karena tim proyek terus mempertimbangkan cara meminimalkan volume penggalian proyek. Melalui pencarian dengan satelit, para insinyur menemukan lebih dari 300 cekungan di seluruh negeri. Setelah beberapa tahap penyaringan, mereka mendapati bahwa cekungan 'Da Wodang' di bagian tenggara Guizhou berukuran besar dan berbentuk bulat, sehingga paling sesuai dengan bentuk FAST. Selain itu, lingkungan yang tenang dan berpenduduk jarang di sekitar cekungan ini mendukung pengurangan interferensi elektromagnetik terhadap FAST. Dengan mempertimbangkan seluruh faktor tersebut, lokasi 'rongga mata' akhirnya ditetapkan di 'Da Wodang' pada 2007.
Membentuk 'kuali besar' berdiameter 500 meter di medan yang kompleks
Serupa dengan prinsip kerja antena satelit parabola pada umumnya, FA ST terdiri atas dua bagian utama: permukaan parabola yang memantulkan sinyal dan pengumpan yang menerima sinyal. Permukaan parabola (umumnya dikenal sebagai 'piringan') memusatkan sinyal yang dipantulkan ke satu titik. Dari segi bentuk, permukaan parabola ini menyerupai 'piringan' raksasa. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa yang ditampungnya merupakan sinyal kiriman 'pengunjung dari luar angkasa'.
Kali ini, lokasi pembangunan berada di kawasan pegunungan yang terjal. Cara membentuk 'kuali besar' berdiameter 500 meter di medan sekompleks itu benar-benar membuat para ahli berpikir keras. Berbagai tim memberikan saran dan strategi; pernah ada yang mengusulkan penggunaan teknologi terpisah, dengan penyangga kaku yang rapat di bawahnya. Namun, pada akhirnya solusi 'jaring kabel' yang dipilih.
Menurut skema 'jaring kabel bertegangan', saat beroperasi FAST dapat mengikuti pergerakan benda langit serta melacak dan memindai sumber radio. Pertama, para ilmuwan mengendalikan enam kabel baja untuk menggerakkan kabin pengumpan melintasi permukaan tudung bola yang berdiameter 207 meter dan berada 140-180 meter di atas tanah. Kemudian, melalui 2,225 aktuator yang menarik jaring kabel, 4,450 panel reflektor pada jaring disesuaikan untuk memfokuskan FAST. Dengan cara ini, FAST dapat berputar bebas, seperti mata manusia. Ketika panel reflektor menerima sinyal gelombang elektromagnetik radio, panel-panel tersebut memusatkan sinyal kosmik ke kabin pengumpan.
Perakitan panel reflektor sepenuhnya mengandalkan tim konstruksi yang bekerja di ketinggian.
Pada 4 Februari tahun lalu, pembuatan dan pemasangan jaring kabel FAST telah selesai. Kini, jika berkesempatan mengunjungi lokasi proyek, Anda dapat melihat 'jaring ikan' raksasa yang dianyam dari lebih dari 6,000 kabel baja. Namun, Jiang Peng mengatakan bahwa meskipun jaring besar itu tampak spektakuler, pembuatannya sama sekali tidak mudah.
Diketahui bahwa seluruh jaring kabel memiliki total 2,225 simpul, dan bentang pemasangan jaring kabel tersebut sangat besar. Tim teknik menggunakan metode pekerjaan di ketinggian untuk mengangkat setiap jaring kabel dan panel reflektor, lalu menyelesaikan perakitan setelah pengukuran posisi secara presisi, dengan penyimpangan pengendalian bentuk permukaan yang disyaratkan berada dalam RMS 5mm. Untuk memastikan ketepatan, para ahli secara khusus membuat ruang bersuhu konstan untuk memproduksi kabel tarik.
Masalah yang lebih besar berasal dari deformasi kolom baja akibat perubahan suhu; selisih suhu 50°C berarti perubahan sebesar 300 milimeter. Jiang Peng menjelaskan bahwa untuk menyesuaikan diri dengan medan bergelombang, tinggi kolom baja yang menopang struktur permukaan reflektor berbeda-beda. Untuk mencegah deformasi yang tidak merata, bantalan geser ditambahkan pada titik sambungan antara balok cincin dan kolom baja. Hal ini memungkinkan balok cincin penyangga memuai dan menyusut secara bebas di atas kolom penyangga, sehingga deformasinya lebih merata.
Hal ini serupa dengan menyediakan ruang toleransi untuk deformasi, dengan jarak deformasi maksimum hingga 0.47 meter. Dengan demikian, 'Mata Langit' yang menghubungkan 'saraf optik' dapat menyesuaikan fokusnya secara fleksibel. Perlu disebutkan bahwa akibat deformasi karena berat sendiri dan beban angin, apertur maksimum teleskop konvensional yang dapat diarahkan sepenuhnya umumnya hanya 100 meter. 'Mata Langit' berapertur 500 meter, yang menggunakan struktur jaring kabel, dengan mudah melampaui batas 100 meter. Teleskop ini tidak hanya merintis model baru pembangunan teleskop radio raksasa, tetapi juga, setelah beroperasi, akan memiliki sensitivitas 3.25 kali sensitivitas Observatorium Arecibo di Amerika Serikat, yang merupakan yang terbesar di dunia.
Setelah selesai dibangun, 'Mata Langit' akan mencari kehidupan cerdas di luar bumi.
Sejak digagas hingga sekarang, proyek 'Mata Langit' yang hampir selesai telah berlangsung selama lebih dari 20 tahun. Setelah digunakan, di bidang apa saja teleskop ini akan menunjukkan kemampuannya? Li Di, kepala ilmuwan Departemen Astronomi Radio di Observatorium Astronomi Nasional, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, menyatakan dalam wawancara media bahwa bidang utama 'Mata Langit' tetap astronomi, seperti mendeteksi sinyal dan materi jauh di alam semesta, meneliti topik dari asal-usul alam semesta hingga struktur materi antarbintang, mencari pulsar redup dan sumber radio lemah lainnya, serta melakukan pencarian kehidupan cerdas di luar bumi secara efisien.
Zheng Xiaonian, Wakil Manajer Eksekutif Proyek FAST sekaligus Wakil Direktur Observatorium Astronomi Nasional, mengatakan dalam wawancara media bahwa 'Mata Langit' yang telah selesai dibangun akan mampu menyurvei hidrogen netral di alam semesta, mendeteksi molekul antarbintang, mengamati pulsar, dan mencari sinyal komunikasi antarbintang. Dengan bantuan mata besar yang tajam ini, umat manusia telah melangkah lebih maju dalam pencarian peradaban luar bumi.
Pada awal Desember tahun lalu, Pierrick Martin, seorang astrofisikawan di Pusat Penelitian Ilmiah Nasional (CNRS) di Toulouse, Prancis, dan Institut Astrofisika dan Planetologi, menggunakan Teleskop Antariksa Sinar Gamma Fermi milik NASA untuk menemukan pulsar sinar gamma pertama di galaksi lain yang berjarak 163,000 tahun cahaya dari Bumi, sekaligus mencetak rekor baru sebagai pulsar sinar gamma paling terang yang diketahui.
Mendeteksi pulsar ekstragalaksi merupakan salah satu tujuan awal pendirian FAST. Menurut perhitungan Observatorium Astronomi Nasional, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, jaring kabel 'Mata Langit' mengalami deformasi sekitar lebih dari satu juta kali, dengan masa pakai 30 tahun. Li Di sangat yakin terhadap kinerja FAST di masa depan, dengan mengatakan, 'Setelah selesai dibangun, FAST akan mempertahankan status kelas dunia selama 20 tahun ke depan.'
Enam menara penyangga setinggi 100 meter
Dengan mengendalikan enam kabel baja, kabin pengumpan digerakkan pada tudung bola berdiameter 207 meter di ketinggian 140–180 meter di atas tanah.
Kabin pengumpan berbobot sekitar 30 ton (termasuk rangka berbentuk bintang, platform Stewart, penutup kabin, dan peralatan lainnya)
Dengan menarik jaring kabel menggunakan 2,225 aktuator, 4,450 panel reflektor pada jaring digerakkan untuk memfokuskan 'Mata Langit'
Bagaimana 'Mata Langit' Menghindari Angin, Hujan, dan Petir
'Mata Langit' dibangun di 'tiankeng' di Guizhou. Bagaimana struktur sebesar ini menghindari angin, hujan, dan petir?
Faktor curah hujan sudah dipertimbangkan oleh para ilmuwan saat memilih lokasi. Jiang Peng menyatakan bahwa penetapan lokasi 'rongga mata' di Guizhou bukan hanya karena bentuknya memenuhi persyaratan. Bagian yang lebih kompleks datang kemudian; selama tahap eksplorasi lapangan, tim proyek perlu melakukan penilaian geologi mendalam terhadap kawasan rendah tersebut.
'Seluruh cekungan memiliki setidaknya 600 lubang, sehingga praktis telah menjadi saringan raksasa.' Jaringan sungai bawah tanah yang telah berkembang baik dan khas bentang alam karst, bersama banyaknya gua, memberikan kejutan menyenangkan: kondisi ini memberi 'Mata Langit' fungsi drainase alami. Saat hujan turun, air cepat meresap ke bawah tanah, sehingga mencegah genangan air di lokasi teleskop dan kerusakan peralatan elektronik.
Hingga Desember tahun lalu, pemasangan panel reflektor telah selesai lebih dari separuhnya, dan wujud awal 'Mata Langit' mulai terlihat: sebuah lembah besar dipenuhi 'jaring' setengah bola yang dianyam dari kabel baja, sekitar separuhnya tertutup panel reflektor berwarna perak, dan dengan latar pegunungan hijau di semua sisi, bentuknya menyerupai cermin yang berkilau.
Jiang Peng mengingatkan bahwa jika diamati dari dekat, panel reflektor aktif berbahan paduan aluminium yang tampak mulus sebenarnya dipenuhi lubang yang tak terhitung jumlahnya. Lubang-lubang kecil yang rapat ini dirancang untuk mengurangi beban angin, sehingga mengurangi dampak kecepatan angin yang melebihi 4-5 meter per detik terhadap kegiatan deteksi 'Tianyan'.
Pada saat yang sama, lubang-lubang tersebut juga dapat meningkatkan penerusan cahaya, sehingga memungkinkan tanaman di permukaan antena tumbuh dan mencegah erosi tanah. 'Konservasi tanah dan air sangat penting; jika tidak, ketika erosi tanah menjadi parah, kawasan rendah akan berubah menjadi kolam lumpur saat hujan,' kata Jiang Peng. Ia menjelaskan bahwa meskipun penghijauan bermanfaat, tanaman merambat yang tumbuh tak terkendali dan memanjat panel reflektor juga dapat mengganggu kegiatan deteksi. Saat ini, tim proyek bersama para pekerja secara rutin membersihkan gulma yang tumbuh berlebihan.
Selain itu, kondisi iklim setempat yang keras di Guizhou juga menjadi kekhawatiran banyak orang. Dapatkah 'Mata Langit' bertahan menghadapi hujan ekstrem, salju, hujan es, dan badai petir? Mengenai hal ini, Jiang Peng menyatakan bahwa 'Mata Langit' telah melakukan persiapan yang sesuai. Misalnya, untuk mencegah sambaran petir, seluruh peralatan logam dibumikan sebagai satu kesatuan, sehingga muatan petir dapat cepat dialirkan ke tanah. 'Selain itu, berdasarkan pengalaman, cuaca ekstrem hanya mencakup sebagian sangat kecil dalam setahun (biasanya sekitar 10 hari), sehingga dampaknya tidak akan terlalu besar.'
Masa Lalu dan Masa Kini Teleskop Radio
Perkembangan teleskop astronomi telah melalui evolusi dari apertur kecil ke besar dan dari pendek ke panjang. Saat ini, pengembangan teleskop astronomi terutama berfokus pada dua arah: yang pertama 'menuju antariksa', dan yang kedua 'menempati daratan'. Karena pengaruh atmosfer Bumi, sebagian besar radiasi ultraviolet berpanjang gelombang pendek dan sinar-X tidak dapat diamati, sehingga teleskop hanya dapat dikirim ke luar angkasa menggunakan teknologi antariksa. Contohnya meliputi Teleskop Kepler dan Teleskop Antariksa Hubble. Istilah 'menempati daratan' mengacu pada teleskop berbasis darat, seperti teleskop radio FAST yang saat ini sedang dibangun di Tiongkok.
Sebagai salah satu jenis teleskop astronomi, perkembangan teleskop radio juga mencerminkan kemajuan umat manusia dalam menjelajahi alam semesta. Baru pada 1873, ketika karya Maxwell 'A Treatise on Electricity and Magnetism' diterbitkan dan menguraikan teori medan elektromagnetik secara sistematis serta menyeluruh, orang-orang menyadari bahwa cahaya juga merupakan sejenis gelombang elektromagnetik, dan dalam spektrum panjang gelombang elektromagnetik, cahaya tampak hanya menempati bagian yang sangat kecil.
Memasuki abad ke-20, saat mengukur ketinggian ionosfer Bumi, para ilmuwan menemukan bahwa gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang kurang dari 60 meter hampir seluruhnya tidak kembali ketika melewati ionosfer. Fenomena ini memicu imajinasi para peneliti: jika gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang kurang dari 60 meter dapat melesat dari Bumi menuju antariksa tanpa hambatan, maka sebaliknya, gelombang elektromagnetik serupa dari antariksa mungkin juga dapat menembus atmosfer dan mencapai Bumi.
Dengan demikian, dimulailah pengamatan manusia terhadap gelombang radio kosmik. Pada 1931, Bell Laboratories di Amerika Serikat menerima gelombang radio dari pusat Bima Sakti menggunakan larik antena. Sejak saat itu, astronomi radio resmi lahir. Dalam beberapa dekade berikutnya, pulsar, kuasar, radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik, dan molekul organik antarbintang berturut-turut 'muncul'.
Selama lebih dari 80 tahun sejak kelahirannya, teleskop radio sendiri juga mengalami perkembangan pesat. Pada 1955, Inggris membangun Teleskop Radio Lovell berdiameter 76 meter yang dapat digerakkan di Observatorium Jodrell Bank di Manchester. Pada 1972, teleskop radio terbesar di dunia yang dapat diarahkan sepenuhnya pada saat itu, Teleskop Bonn di Jerman, selesai dibangun, dengan diameter antena parabola mencapai 100 meter.
Pada 1963, Teleskop Radio Arecibo selesai dibangun di Pulau Puerto Riko di Amerika Tengah, dengan diameter awal 305 meter (kemudian diperbesar menjadi 350 meter). Arecibo yang menua masih tetap menjadi teleskop radio piringan tunggal terbesar di dunia yang pernah dibangun.
Pada 1974, untuk merayakan selesainya peningkatan, Teleskop Arecibo mengirimkan sinyal yang terdiri atas 1,679 digit biner ke gugus bola M13, yang berjarak 25,000 tahun cahaya dari Bumi; sinyal ini dikenal sebagai Pesan Arecibo. Di bagian bawah pola tersebut juga terdapat ikon 'kompor surya' yang menunjukkan cara manusia menerima dan mengirimkan sinyal radio.
Saat ini, selain proyek FAST 'Mata Langit' Tiongkok yang sedang berlangsung, proyek SKA, dengan nama lengkap 'Square Kilometre Array Radio Telescope', diperkirakan akan dimulai dalam dua tahun. Dai Shi, seorang astronom muda lulusan Departemen Astronomi Universitas Peking yang kini melakukan penelitian pascadoktoral di Institut Astronomi dan Sains Antariksa (CASS) milik Organisasi Penelitian Ilmiah dan Industri Persemakmuran Australia, merupakan anggota proyek SKA.
Menurutnya, SKA akan terdiri atas ribuan antena yang lebih kecil yang dibangun di Australia dan Afrika Selatan, diperkirakan beroperasi sekitar 2030, dan diharapkan menjadi teleskop terbesar dalam sejarah umat manusia.
