A empresa participa da pesquisa e do desenvolvimento do projeto FAST, o maior radiotelescópio de prato único do mundo
Por encomenda de uma instituição de pesquisa de Pequim, a FCTEL participou do projeto FAST, o maior radiotelescópio de prato único do mundo, desenvolvendo dispositivos de conversão para transmissão óptica de alta velocidade dos sinais elétricos de diversos sensores, como encoders absolutos multivoltas e encoders rotativos, até salas de blindagem eletromagnética. Isso resolveu o antigo problema de distorção dos sinais após a filtragem, antes de os sinais elétricos dos sensores entrarem na sala de blindagem eletromagnética, e tratou da incompatibilidade dos atrasos de relógio no lado dos sinais elétricos de alta velocidade após a conversão optoelétrica nas soluções convencionais de transmissão optoeletrônica.
A FCTEL sente-se satisfeita por poder dar uma modesta contribuição aos projetos tecnológicos de liderança mundial da China, graças aos anos de experiência acumulada em pesquisa e desenvolvimento no campo da transmissão óptica.
Desvendando o maior radiotelescópio de prato único do mundo, o 'FAST' (ilustração de Terra Misteriosa)
(Reportagem de Terra Misteriosa) Segundo o Southern Metropolis Daily: 'Aviso: não respondam! Não respondam! Não respondam! Há dezenas de milhões de estrelas na direção de vocês. Se responderem, a origem da transmissão será localizada, seu sistema planetário será invadido e seu mundo será ocupado! Não respondam! Não respondam! Não respondam!' Esta é uma onda de rádio de uma civilização extraterrestre recebida involuntariamente pela 'Base Costa Vermelha', onde a protagonista está estacionada, no romance de ficção científica *O Problema dos Três Corpos*.
Na realidade, a versão da 'Base Costa Vermelha' que recebe ondas de rádio cósmicas está sendo construída na bacia de 'Da Wodang', na aldeia de Jinke, localidade de Kedu, condado de Pingtang, província de Guizhou. O projeto de construção do maior radiotelescópio de prato único do mundo, o 'Olho do Céu' (FAST), entrou agora na fase final. Quando concluído, este radiotelescópio esférico de 500 metros de diâmetro terá uma área de recepção equivalente a 30 campos de futebol.
Em 26 de dezembro de 2015, Jiang Peng, assistente do engenheiro-chefe e engenheiro-chefe adjunto do sistema refletor do FAST, revelou, na palestra de divulgação científica de número 2015 do Planetário de Pequim, como o 'Olho do Céu' foi construído e como foram superados os desafios técnicos associados à construção. Segundo informações divulgadas, em comparação com o telescópio americano de Arecibo, classificado entre os 10 maiores projetos da humanidade do século 20, o desempenho geral do 'Olho do Céu' é cerca de 10 vezes melhor, e a conclusão de todo o projeto está prevista para setembro de 2016.
Após localizar mais de 300 depressões, a escolha final recaiu sobre 'Da Wo Dang', em Guizhou
Muitas pessoas podem se perguntar: por que o 'Olho do Céu' foi instalado na província de Guizhou, geologicamente complexa? Segundo Jiang Peng, os cientistas passaram mais de dez anos procurando uma 'órbita ocular' adequada para o 'Olho do Céu'. Na conferência da União Internacional de Radiociência de 1993, astrônomos de dez países, incluindo a China, propuseram a iniciativa de construir uma nova geração de 'telescópios gigantes' de rádio, com o objetivo de investigar o universo primordial e responder a muitas questões difíceis da astronomia.
No final de 1995, o Comitê Chinês de Promoção do 'Grande Telescópio' de Rádio propôs o conceito do 'Projeto Cárstico', que utilizaria uma depressão cárstica em Guizhou para construir um refletor esférico. Após repetidas seleções, finalmente encontraram 'Da Wo Dang', na localidade de Kedu, condado de Pingtang — uma profunda 'órbita ocular', a mais adequada para o gigantesco 'Olho do Céu'. Em 2007, o projeto foi oficialmente aprovado e o local foi confirmado. Em março de 2011, começaram as obras do projeto FAST em Guizhou.
A seleção do local levou tanto tempo porque a equipe do projeto avaliava constantemente como minimizar o volume de escavação da obra. Por meio de buscas por satélite, os engenheiros localizaram mais de 300 depressões em todo o país. Após várias rodadas de seleção, constataram que a depressão de 'Da Wodang', no sudeste de Guizhou, era grande e arredondada, correspondendo mais de perto ao formato do FAST. Além disso, o ambiente tranquilo e pouco povoado ao redor dessa depressão favorece a redução da interferência eletromagnética no FAST. Considerando todos esses fatores, a escolha da 'órbita ocular' finalmente recaiu sobre 'Da Wodang' em 2007.
Moldando uma 'grande panela' de 500 metros de diâmetro em terreno complexo
De forma semelhante ao princípio de funcionamento de uma antena parabólica de satélite comum, o FA ST é composto por duas partes principais: a superfície parabólica que reflete os sinais e o alimentador que os recebe. A superfície parabólica (comumente conhecida como 'prato') concentra os sinais refletidos em um único ponto. Quanto ao formato, essa superfície parabólica se parece com um enorme 'prato'. A única diferença é que aquilo que ela contém são sinais enviados por 'visitantes do espaço'.
Desta vez, o canteiro de obras está situado em uma área montanhosa acidentada. Como moldar uma 'grande panela' de 500 metros de diâmetro em um terreno tão complexo foi uma questão que realmente intrigou os especialistas. Diversas equipes apresentaram sugestões e estratégias; chegou-se a propor uma tecnologia de elementos separados, com uma densa estrutura de apoios rígidos por baixo. No entanto, a solução adotada acabou sendo a 'rede de cabos'.
De acordo com a solução de 'rede de cabos tensionados', quando o FAST está em operação, ele pode acompanhar a rotação dos corpos celestes e rastrear e varrer fontes de rádio. Primeiro, os cientistas controlam seis cabos de aço para mover a cabine de alimentação pela superfície da calota esférica, que tem 207 metros de diâmetro e está a 140-180 metros acima do solo. Em seguida, por meio de 2,225 atuadores que tracionam a rede de cabos, os 4,450 painéis refletores sobre a rede são ajustados para focalizar o FAST. Dessa forma, o FAST pode girar livremente, como um olho humano. Quando os painéis refletores recebem sinais de ondas eletromagnéticas de rádio, eles concentram os sinais cósmicos na cabine de alimentação.
A montagem dos painéis refletores depende inteiramente do trabalho em altura da equipe de construção.
Em 4 de fevereiro do ano passado, foram concluídas a fabricação e a instalação da rede de cabos do FAST. Agora, quem tiver a oportunidade de visitar o local do projeto poderá ver uma enorme 'rede de pesca' tecida com mais de 6,000 cabos de aço. Mas Jiang Peng afirmou que, embora a grande rede tenha uma aparência espetacular, tecê-la não foi nada fácil.
Segundo as informações disponíveis, toda a rede de cabos possui um total de 2,225 nós, e o vão de instalação da rede é extremamente grande. A equipe de engenharia utiliza métodos de trabalho em altura para içar cada rede de cabos e cada painel refletor, concluindo a montagem após medições precisas de posição, com a exigência de que o desvio de controle da forma da superfície permaneça dentro de um valor RMS de 5 mm. Para garantir a precisão, os especialistas criaram uma sala de temperatura constante especificamente para produzir os cabos de tração.
Um problema maior decorre da deformação das colunas de aço causada pelas variações de temperatura; uma diferença de temperatura de 50 °C significa uma variação de 300 milímetros. Jiang Peng explicou que, para se adaptar ao terreno ondulado, as colunas de aço que sustentam a estrutura da superfície refletora têm alturas diferentes. Para evitar deformações desiguais, são adicionados apoios deslizantes nos pontos de ligação entre as vigas anelares e as colunas de aço. Isso permite que as vigas anelares de sustentação se expandam e se contraiam livremente sobre as colunas de apoio, deformando-se de maneira mais uniforme.
Isso equivale a prever uma margem para acomodar a deformação, com um deslocamento máximo de até 0.47 metros. Dessa forma, o 'Olho do Céu', conectado ao 'nervo óptico', pode ajustar seu foco de maneira flexível. Vale mencionar que, devido às deformações causadas pelo próprio peso e pela carga do vento, a abertura máxima dos telescópios tradicionais totalmente orientáveis geralmente é de apenas 100 metros. O 'Olho do Céu', com abertura de 500 metros e uma estrutura de rede de cabos, supera facilmente o limite de 100 metros, não apenas inaugurando um novo modelo de construção de radiotelescópios gigantes, mas também, quando entrar em operação, terá uma sensibilidade 3.25 vezes maior que a do maior do mundo, o Observatório de Arecibo, nos Estados Unidos.
Após sua conclusão, o 'Olho do Céu' buscará vida inteligente extraterrestre.
Desde sua concepção até agora, o projeto do 'Olho do Céu', quase concluído, já abrange mais de 20 anos. Depois de entrar em uso, em quais áreas demonstrará suas capacidades? Li Di, cientista-chefe do Departamento de Radioastronomia dos Observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências, afirmou em entrevista à imprensa que a principal área de atuação do 'Olho do Céu' continua sendo a astronomia, por exemplo: detectar sinais e matéria distantes no universo, explorar temas que vão da origem do universo à estrutura da matéria interestelar, procurar pulsares tênues e outras fontes de rádio fracas e realizar com eficiência a busca por vida inteligente extraterrestre.
Zheng Xiaonian, gerente executivo adjunto do projeto FAST e vice-diretor dos Observatórios Astronômicos Nacionais, afirmou em entrevista à imprensa que, quando concluído, o 'Olho do Céu' terá a capacidade de realizar levantamentos do hidrogênio neutro no universo, detectar moléculas interestelares, observar pulsares e procurar sinais de comunicação interestelar. Com a ajuda desse grande olho aguçado, a humanidade deu mais um passo na busca por civilizações extraterrestres.
No início de dezembro do ano passado, Pierrick Martin, astrofísico do Centro Nacional de Pesquisa Científica (CNRS), em Toulouse, França, e do Instituto de Astrofísica e Planetologia, utilizando o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA, descobriu o primeiro pulsar de raios gama em outra galáxia, a 163,000 anos-luz da Terra, estabelecendo um novo recorde para o pulsar de raios gama mais brilhante conhecido.
Detectar pulsares extragalácticos é, por si só, um dos objetivos fundadores do FAST. Segundo cálculos dos Observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências, a rede de cabos do 'Olho do Céu' sofre deformações mais de um milhão de vezes, com uma vida útil de 30 anos. Li Di está muito confiante no desempenho futuro do FAST e afirma: 'Quando concluído, o FAST manterá uma posição de nível mundial pelos próximos 20 anos.'
Seis torres de sustentação com 100 metros de altura
Por meio do controle de seis cabos de aço, a cabine de alimentação é movimentada sobre a calota esférica de 207 metros de diâmetro, a uma altura de 140–180 metros acima do solo.
A cabine de alimentação pesa cerca de 30 toneladas (incluindo a estrutura em forma de estrela, a plataforma Stewart, a cobertura da cabine e outros equipamentos)
Tracionando a rede de cabos com 2,225 atuadores e movimentando os 4,450 painéis refletores sobre a rede para focalizar o 'Olho do Céu'
Como o 'Olho do Céu' se protege do vento, da chuva e dos raios
"O 'Olho do Céu' foi construído no 'tiankeng' de Guizhou. Como uma estrutura tão gigantesca se protege do vento, da chuva e dos raios?"
Os cientistas já haviam considerado a precipitação ao selecionar o local. Jiang Peng afirmou que a escolha de Guizhou para a 'órbita ocular' não se deve apenas ao fato de o formato atender aos requisitos. A parte mais complexa vem depois; durante a etapa de exploração de campo, a equipe do projeto precisa realizar uma avaliação geológica aprofundada da área de baixa altitude.
"Toda a depressão tem pelo menos 600 aberturas; praticamente se tornou uma peneira gigante." A rede bem desenvolvida de rios subterrâneos característica do relevo cárstico, juntamente com as numerosas cavernas, trouxe uma agradável surpresa: isso proporcionou ao 'Olho do Céu' uma função de drenagem natural. Quando chove, a água se infiltra rapidamente no subsolo, evitando o acúmulo de água no local do telescópio e danos aos equipamentos eletrônicos.
Até dezembro do ano passado, mais da metade da instalação dos painéis refletores estava concluída, e o protótipo do 'Olho do Céu' começava a tomar forma: um enorme vale era preenchido por uma 'rede' hemisférica tecida com cabos de aço, cerca de metade da qual estava coberta por painéis refletores prateados e, tendo como pano de fundo montanhas verdes por todos os lados, parecia um espelho deslumbrante.
Jiang Peng ressaltou que, ao observar de perto, é possível perceber que os painéis de reflexão ativa de liga de alumínio, aparentemente lisos, estão na verdade cobertos por inúmeros orifícios. Esses pequenos orifícios densamente distribuídos foram projetados para reduzir a carga do vento, mitigando assim o impacto de velocidades do vento superiores a 4-5 metros por segundo sobre o trabalho de detecção do 'Tianyan'.
Ao mesmo tempo, os orifícios também podem melhorar a passagem da luz, permitindo que as plantas na superfície da antena cresçam e evitando a erosão do solo. "A conservação do solo e da água é muito importante; caso contrário, quando a erosão do solo se tornar grave, as áreas baixas se transformarão em poças de lama quando chover", disse Jiang Peng. Ele observou que, embora a cobertura vegetal seja benéfica, se as trepadeiras crescerem descontroladamente e subirem pelos painéis refletores, também poderão interferir no trabalho de detecção. Atualmente, a equipe do projeto remove regularmente a vegetação excessiva junto com os trabalhadores.
Além disso, as condições climáticas locais rigorosas de Guizhou também preocupam muitas pessoas. O 'Olho do Céu' consegue resistir a chuvas extremas, neve, granizo e tempestades com trovoadas? A esse respeito, Jiang Peng afirmou que o 'Olho do Céu' fez os preparativos correspondentes. Por exemplo, para evitar os efeitos de descargas atmosféricas, todos os equipamentos metálicos são aterrados como um conjunto, de modo que qualquer descarga possa se dissipar rapidamente. 'Além disso, de acordo com a experiência, os fenômenos meteorológicos extremos representam apenas uma parcela muito pequena do ano (geralmente cerca de 10 dias), portanto o impacto não será muito significativo.'
O passado e o presente dos radiotelescópios
O desenvolvimento dos telescópios astronômicos passou por uma evolução de pequenas para grandes aberturas e de comprimentos curtos para longos. Atualmente, o desenvolvimento dos telescópios astronômicos se concentra principalmente em duas direções: uma é 'ir para o espaço' e a outra é 'ocupar o solo'. Devido à influência da atmosfera terrestre, a maior parte da radiação ultravioleta de comprimento de onda curto e dos raios X não pode ser observada, de modo que os telescópios só podem ser enviados ao espaço utilizando tecnologia espacial. Exemplos disso incluem o Telescópio Kepler e o Telescópio Espacial Hubble. O termo 'ocupar o solo' refere-se aos telescópios terrestres, como o radiotelescópio FAST, atualmente em construção na China.
Como um tipo de telescópio astronômico, o desenvolvimento dos radiotelescópios também representa o progresso da humanidade na exploração do universo. Foi somente em 1873, quando a obra de Maxwell 'Tratado sobre Eletricidade e Magnetismo' foi publicada, expondo de forma sistemática e abrangente a teoria dos campos eletromagnéticos, que as pessoas perceberam subitamente: a luz também é um tipo de onda eletromagnética e, no extenso espectro das ondas eletromagnéticas, a luz visível ocupa apenas uma parcela muito pequena.
No início do século 20, ao medir a altura da ionosfera terrestre, os cientistas descobriram que as ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda inferiores a 60 metros quase nunca retornam ao passar pela ionosfera. Esse fenômeno despertou a imaginação dos pesquisadores: se as ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda inferiores a 60 metros podem se propagar da Terra para o espaço sem qualquer obstrução, então, inversamente, ondas eletromagnéticas semelhantes vindas do espaço também poderiam atravessar a atmosfera e chegar à Terra.
Assim, abriu-se o caminho para a observação humana das ondas de rádio cósmicas. Em 1931, os Laboratórios Bell, nos Estados Unidos, receberam ondas de rádio do centro da Via Láctea utilizando um arranjo de antenas. A partir de então, nasceu oficialmente a radioastronomia. Nas décadas seguintes, pulsares, quasares, radiação cósmica de fundo em micro-ondas e moléculas orgânicas interestelares foram sucessivamente 'revelados'.
Ao longo dos mais de 80 anos desde seu surgimento, os próprios radiotelescópios também passaram por um rápido desenvolvimento. Em 1955, o Reino Unido construiu o Radiotelescópio Lovell, móvel e com 76 metros de diâmetro, no Observatório de Jodrell Bank, em Manchester. Em 1972, foi concluído o Telescópio de Bonn, na Alemanha, o maior radiotelescópio totalmente orientável do mundo na época, com uma antena parabólica cujo diâmetro chegava a 100 metros.
Em 1963, foi concluído o Radiotelescópio de Arecibo, na ilha de Porto Rico, na América Central, inicialmente com 305 metros de diâmetro (posteriormente ampliado para 350 metros). O envelhecido Arecibo ainda permanece como o maior radiotelescópio de prato único já construído no mundo.
Em 1974, para celebrar a conclusão de sua modernização, o Telescópio de Arecibo enviou um sinal composto por 1,679 dígitos binários ao aglomerado globular M13, situado a 25,000 anos-luz da Terra; esse sinal é conhecido como a Mensagem de Arecibo. Na parte inferior da imagem, havia também um ícone do 'fogão solar', mostrando como os seres humanos recebem e transmitem sinais de rádio.
Atualmente, além do projeto FAST 'Olho do Céu', em andamento na China, o projeto SKA, cujo nome completo é 'Radiotelescópio de Arranjo de um Quilômetro Quadrado', deverá começar dentro de dois anos. Dai Shi, um jovem astrônomo formado pelo Departamento de Astronomia da Universidade de Pequim e que atualmente realiza pesquisa de pós-doutorado no Instituto de Astronomia e Ciências Espaciais (CASS) da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth da Austrália, é membro do projeto SKA.
Segundo ele, o SKA será composto por milhares de antenas menores construídas na Austrália e na África do Sul, com entrada em operação prevista para cerca de 2030, e deverá se tornar o maior telescópio da história da humanidade.
