Şirket, dünyanın en büyük tek çanaklı radyo teleskobu FAST projesinin araştırma ve geliştirme çalışmalarına katılıyor
Pekin'deki bir araştırma kurumunun görevlendirmesiyle FCTEL, dünyanın en büyük tek çanaklı radyo teleskobu FAST projesine katılarak çok turlu mutlak enkoderler ve döner enkoderler gibi çeşitli sensörlerin elektrik sinyallerini elektromanyetik ekranlama odalarına iletmek için yüksek hızlı optik iletim dönüştürme cihazları geliştirdi. Böylece sensörlerin elektrik sinyalleri elektromanyetik ekranlama odasına girmeden önce filtrelendikten sonra oluşan ve uzun süredir devam eden sinyal bozulması sorunu çözüldü; ayrıca geleneksel optoelektronik iletim çözümlerinde optik-elektrik dönüşümünden sonra yüksek hızlı elektrik sinyali tarafında oluşan saat gecikmesi uyumsuzlukları giderildi.
FCTEL, optik iletim alanında yıllar boyunca edindiği araştırma ve geliştirme birikimi sayesinde Çin'in dünyaya öncülük eden teknoloji projelerine mütevazı bir katkıda bulunabilmekten memnuniyet duyuyor.
Dünyanın En Büyük Tek Çanaklı Radyo Teleskobu FAST'ın Sırlarını Çözmek (Gizemli Dünya Görsel Anlatımı)
(Gizemli Dünya Haberi) Southern Metropolis Daily'ye göre: 'Sizi uyarıyorum: Yanıt vermeyin! Yanıt vermeyin! Yanıt vermeyin! Bulunduğunuz yönde on milyonlarca yıldız var. Yanıt verirseniz iletimin kaynağı tespit edilecek, gezegen sisteminiz istila edilecek ve dünyanız işgal edilecek! Yanıt vermeyin! Yanıt vermeyin! Yanıt vermeyin!' Bu, bilim kurgu romanı Üç Cisim Problemi'nde kadın başkarakterin görev yaptığı 'Kızıl Sahil Üssü'nün dünya dışı bir uygarlıktan tesadüfen aldığı bir radyo dalgasıdır.
Aslında kozmik radyo dalgalarını alan 'Kızıl Sahil Üssü'nün gerçek hayattaki karşılığı, Guizhou eyaletinin Pingtang ilçesine bağlı Kedu kasabasındaki Jinke köyünün 'Da Wodang' havzasında inşa ediliyor. Dünyanın en büyük tek çanaklı radyo teleskobu 'Gökyüzü Gözü'nün (FAST) inşaat projesi artık son aşamaya girdi. Tamamlandığında, 500 metre çapındaki bu küresel radyo teleskobun sinyal toplama alanı 30 futbol sahasına eşdeğer olacak.
FAST başmühendis yardımcısı ve reflektör sisteminin başmühendis yardımcısı Jiang Peng, 26 Aralık 2015 tarihinde Pekin Planetaryumu'nda düzenlenen 2015 numaralı halka açık bilim konferansında, 'Gökyüzü Gözü'nün nasıl inşa edildiğini ve inşaat sırasında ilgili teknik zorlukların nasıl aşıldığını anlattı. 20. yüzyılın insanlık tarafından gerçekleştirilen en önemli 10 projesi arasında gösterilen Amerikan Arecibo Teleskobu ile karşılaştırıldığında, 'Gökyüzü Gözü'nün genel performansının yaklaşık 10 kat daha iyi olduğu ve tüm projenin 2016 yılının eylül ayına kadar tamamlanmasının beklendiği bildiriliyor.
300'den fazla çöküntü alanı tespit edildikten sonra nihai seçim Guizhou'daki 'Da Wo Dang' oldu
Pek çok kişi şu soruyu sorabilir: 'Gökyüzü Gözü' neden jeolojik açıdan karmaşık Guizhou eyaletine yerleştirildi? Jiang Peng'e göre bilim insanları, 'Gökyüzü Gözü' için uygun bir 'göz çukuru' bulmak üzere on yılı aşkın süre harcadı. 1993 Uluslararası Radyo Bilimleri Birliği konferansında, Çin'in de aralarında bulunduğu on ülkeden gökbilimciler, evrenin ilk dönemlerine uzanmayı ve astronomideki pek çok zorlu soruyu yanıtlamayı amaçlayan yeni nesil 'dev radyo teleskopları' inşa etme girişimini önerdi.
1995 yılının sonunda, Çin Radyo 'Büyük Teleskop' Geliştirme Komitesi, küresel bir reflektör inşa etmek için Guizhou'daki karstik bir çöküntü alanından yararlanılmasını öngören 'Karst Projesi' kavramını ortaya attı. Tekrarlanan elemelerin ardından sonunda Pingtang ilçesinin Kedu kasabasındaki 'Da Wo Dang' bulundu; burası dev 'Gökyüzü Gözü' için en uygun derin 'göz çukuru'ydu. 2007 yılına gelindiğinde proje resmen onaylandı ve yer seçimi kesinleşti. FAST projesinin Guizhou'daki inşaatı Mart 2011 tarihinde başladı.
Yer seçiminin bu kadar uzun sürmesinin nedeni, proje ekibinin kazı hacmini nasıl en aza indirebileceğini sürekli değerlendirmesiydi. Mühendisler, uydu taramalarıyla ülke genelinde 300'den fazla çöküntü alanı tespit etti. Birden fazla eleme turunun ardından, Guizhou'nun güneydoğusundaki 'Da Wodang' çöküntüsünün büyük ve yuvarlak olduğunu, dolayısıyla FAST'ın şekline en yakın biçime sahip olduğunu belirlediler. Ayrıca bu çöküntünün çevresindeki seyrek nüfuslu ve sakin ortam, FAST üzerindeki elektromanyetik parazitin azaltılmasına elverişliydi. Tüm bu etkenler dikkate alınarak 2007 yılında 'göz çukuru' için nihai olarak 'Da Wodang' seçildi.
Karmaşık arazide 500 metre çapında bir 'dev tencere' oluşturmak
Tipik bir parabolik uydu anteninin çalışma prensibine benzer şekilde FA ST, iki ana bölümden oluşur: sinyalleri yansıtan parabolik yüzey ve sinyalleri alan besleyici. Yaygın olarak 'çanak' adı verilen parabolik yüzey, yansıyan sinyalleri tek bir noktaya odaklar. Biçim olarak bu parabolik yüzey devasa bir 'çanak' gibidir. Tek fark, içinde tuttuğu şeyin 'uzaydan gelen ziyaretçilerin' gönderdiği sinyaller olmasıdır.
Bu kez inşaat sahası engebeli bir dağlık bölgede bulunuyor. Böylesine karmaşık bir arazide 500 metre çapında bir 'dev tencere'nin nasıl oluşturulacağı uzmanları gerçekten zorladı. Çeşitli ekipler öneriler ve stratejiler sundu; bir ara altına sık aralıklarla rijit destekler yerleştirilen ayrık bir yapı teknolojisinin kullanılması önerildi. Ancak sonuçta 'kablo ağı' çözümü benimsendi.
'Gerilmiş kablo ağı' tasarımına göre FAST, çalışırken gök cisimlerinin dönüşünü izleyebilir ve radyo kaynaklarını takip edip tarayabilir. Bilim insanları önce altı çelik kabloyu kontrol ederek besleyici kabinini, çapı 207 metre olan ve yerden 140-180 metre yüksekte bulunan küresel başlık yüzeyi üzerinde hareket ettirir. Ardından, kablo ağını çeken 2,225 aktüatör aracılığıyla ağ üzerindeki 4,450 reflektör paneli ayarlanarak FAST odaklanır. Böylece FAST, insan gözü gibi serbestçe dönebilir. Reflektör panelleri radyo frekansındaki elektromanyetik dalga sinyallerini aldığında, kozmik sinyalleri besleyici kabininde toplar.
Yansıtıcı panellerin montajı tamamen yüksekte çalışan inşaat ekibine dayanıyor.
Geçen yıl 4 Şubat'ta FAST kablo ağının üretimi ve montajı tamamlandı. Şimdi proje sahasını ziyaret etme fırsatı bulursanız, 6,000'den fazla çelik kablodan örülmüş devasa bir 'balık ağı' görebilirsiniz. Ancak Jiang Peng, bu büyük ağın görkemli görünmesine karşın örülmesinin hiç de kolay olmadığını söyledi.
Tüm kablo ağında toplam 2,225 düğüm noktası bulunduğu ve kablo ağının montaj açıklığının son derece büyük olduğu belirtiliyor. Mühendislik ekibi, kablo ağının her bir bölümünü ve reflektör panellerini kaldırmak için yüksekte çalışma yöntemleri kullanıyor ve hassas konum ölçümlerinden sonra montajı tamamlıyor. Yüzey biçimi kontrol sapmasının RMS değerinin 5 mm sınırları içinde olması gerekiyor. Uzmanlar, doğruluğu sağlamak için germe kablolarının üretiminde kullanılmak üzere özel bir sabit sıcaklık odası oluşturdu.
Daha büyük bir sorun ise sıcaklık değişimlerinin çelik kolonlarda yol açtığı deformasyondan kaynaklanıyor; 50 °C'lik sıcaklık farkı, 300 milimetrelik bir değişim anlamına geliyor. Jiang Peng, engebeli araziye uyum sağlamak için yansıtıcı yüzey yapısını destekleyen çelik kolonların yüksekliklerinin farklı olduğunu açıkladı. Düzensiz deformasyonu önlemek için halka kirişlerle çelik kolonların bağlantı noktalarına kayıcı mesnetler ekleniyor. Bu sayede taşıyıcı halka kirişler, destek kolonları üzerinde serbestçe genleşip büzülebiliyor ve daha düzgün biçimde deforme oluyor.
Bu, deformasyon için bir telafi payı bırakmaya benziyor; azami deformasyon mesafesi 0.47 metreye kadar ulaşabiliyor. Böylece 'görme sinirine' bağlanan 'Gökyüzü Gözü' odağını esnek biçimde ayarlayabiliyor. Kendi ağırlığı ve rüzgâr yükünün yol açtığı deformasyonlar nedeniyle, geleneksel tam yönlendirilebilir teleskopların azami açıklığının genellikle yalnızca 100 metre olduğunu belirtmek gerekir. Kablo ağı yapısını benimseyen 500 metre açıklıklı 'Gökyüzü Gözü', 100 metre sınırını kolayca aşarak yalnızca dev radyo teleskoplarının inşasında yeni bir modele öncülük etmekle kalmayacak, aynı zamanda faaliyete geçtiğinde dünyanın en büyüğü olan ABD'deki Arecibo Gözlemevi'nin 3.25 katı hassasiyete sahip olacak.
'Gökyüzü Gözü' tamamlandıktan sonra dünya dışı akıllı yaşam arayacak.
Fikir aşamasından bugüne kadar, tamamlanmak üzere olan 'Gökyüzü Gözü' projesi 20 yılı aşkın bir süreyi kapsıyor. Kullanıma alındıktan sonra yeteneklerini hangi alanlarda gösterecek? Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomi Gözlemevleri Radyo Astronomi Bölümünün baş bilim insanı Li Di, bir medya röportajında 'Gökyüzü Gözü'nün başlıca çalışma alanının yine astronomi olacağını belirtti. Bunlar arasında evrendeki uzak sinyalleri ve maddeyi tespit etmek, evrenin kökeninden yıldızlararası maddenin yapısına kadar uzanan konuları araştırmak, sönük pulsarları ve diğer zayıf radyo kaynaklarını aramak ve dünya dışı akıllı yaşam arayışını verimli biçimde yürütmek yer alıyor.
FAST Projesi İcra Başkan Yardımcısı ve Ulusal Astronomi Gözlemevleri Müdür Yardımcısı Zheng Xiaonian, bir medya röportajında tamamlanan 'Gökyüzü Gözü'nün evrendeki nötr hidrojeni tarama, yıldızlararası molekülleri tespit etme, pulsarları gözlemleme ve yıldızlararası iletişim sinyallerini arama yeteneğine sahip olacağını söyledi. Bu keskin görüşlü büyük gözün yardımıyla insanlık, dünya dışı uygarlıkları arama yolunda bir adım daha ilerledi.
Geçen yıl aralık ayının başlarında, Fransa'nın Toulouse kentindeki Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi (CNRS) ile Astrofizik ve Gezegen Bilimi Enstitüsünde görev yapan astrofizikçi Pierrick Martin, NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu'nu kullanarak Dünya'dan 163,000 ışık yılı uzaklıktaki başka bir galakside ilk gama ışını pulsarını keşfetti ve bilinen en parlak gama ışını pulsarı için yeni bir rekor kırdı.
Galaksi dışı pulsarları tespit etmek, zaten FAST'ın kuruluş hedeflerinden biridir. Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomi Gözlemevlerinin hesaplamalarına göre, 'Gökyüzü Gözü'nün kablo ağı, 30 yıllık hizmet ömrü boyunca yaklaşık bir milyondan fazla kez deforme olacak. Li Di, FAST'ın gelecekteki performansına son derece güveniyor ve şöyle diyor: 'FAST, tamamlandıktan sonra önümüzdeki 20 yıl boyunca dünya çapındaki konumunu koruyacak.'
100 metre yüksekliğinde altı destek kulesi
Altı çelik kablo kontrol edilerek besleyici kabini, yerden 140–180 metre yükseklikte, çapı 207 metre olan küresel başlık üzerinde hareket ettirilir.
Besleyici kabini yaklaşık 30 ton ağırlığındadır (yıldız biçimli çerçeve, Stewart platformu, kabin kapağı ve diğer ekipmanlar dâhil)
2,225 aktüatörle kablo ağı çekilerek ağ üzerindeki 4,450 reflektör paneli hareket ettirilir ve 'Gökyüzü Gözü' odaklanır
'Gökyüzü Gözü' Rüzgâr, Yağmur ve Yıldırımdan Nasıl Korunuyor?
"'Gökyüzü Gözü', Guizhou'daki 'tiankeng' adlı dev obrukta inşa ediliyor. Böylesine devasa bir yapı rüzgâr, yağmur ve yıldırımdan nasıl korunuyor?"
Bilim insanları yağış faktörünü daha yer seçimi sırasında dikkate almıştı. Jiang Peng, 'göz çukuru'nun Guizhou'da olmasına yalnızca şeklinin gereksinimleri karşılaması nedeniyle karar verilmediğini belirtti. Daha karmaşık kısım sonradan geliyor; saha araştırması aşamasında proje ekibinin alçakta kalan alanın derinlemesine jeolojik değerlendirmesini yapması gerekiyor.
"Çöküntünün tamamında en az 600 delik var; adeta dev bir eleğe dönüşmüş." Karstik yer şekillerine özgü gelişmiş yeraltı nehir ağı ve çok sayıdaki mağara, hoş bir sürpriz sundu: Bunlar 'Gökyüzü Gözü'ne doğal bir drenaj işlevi kazandırdı. Yağmur yağdığında su hızla yeraltına sızarak teleskop sahasında su birikmesini ve elektronik ekipmanların zarar görmesini önlüyor.
Geçen yıl aralık ayı itibarıyla yansıtıcı panellerin montajının yarısından fazlası tamamlanmış ve 'Gökyüzü Gözü'nün ilk biçimi ortaya çıkmaya başlamıştı: Devasa bir vadi, çelik kablolardan örülmüş yarım küre biçimindeki bir 'ağ' ile doldurulmuştu. Ağın yaklaşık yarısı gümüş renkli yansıtıcı panellerle kaplanmıştı ve dört bir yandaki yeşil dağların önünde göz kamaştıran bir ayna gibi görünüyordu.
Jiang Peng, yakından bakıldığında pürüzsüz gibi görünen alüminyum alaşımlı aktif yansıtıcı panellerin aslında sayısız delikle kaplı olduğunun görülebileceğine dikkat çekti. Sık aralıklarla yerleştirilmiş bu küçük delikler, rüzgâr yükünü azaltmak ve böylece saniyede 4-5 metreyi aşan rüzgâr hızlarının 'Tianyan'ın tespit çalışmalarına etkisini hafifletmek için tasarlandı.
Delikler aynı zamanda ışık geçirgenliğini artırarak anten yüzeyindeki bitkilerin büyümesini sağlıyor ve toprak erozyonunu önlüyor. Jiang Peng, "Toprak ve suyun korunması çok önemli; aksi takdirde toprak erozyonu ciddi boyuta ulaştığında, alçak alanlar yağmur yağınca çamur göletlerine dönüşür," dedi. Yeşillendirmenin yararlı olduğunu, ancak aşırı büyüyen sarmaşıkların reflektör panellerine tırmanması durumunda tespit çalışmalarını da aksatabileceğini belirtti. Proje ekibi şu anda işçilerle birlikte aşırı büyüyen yabani otları düzenli olarak temizliyor.
Ayrıca Guizhou'nun zorlu yerel iklim koşulları da birçok kişiyi endişelendiriyor. 'Gökyüzü Gözü' aşırı yağmura, kara, doluya ve gök gürültülü fırtınalara dayanabilir mi? Jiang Peng, bu konuda 'Gökyüzü Gözü' için gerekli hazırlıkların yapıldığını belirtti. Örneğin yıldırım çarpmalarını önlemek için tüm metal ekipmanlar bir bütün olarak topraklanıyor; böylece yıldırımın elektrik yükü hızla dağılabiliyor. 'Üstelik deneyimlere göre aşırı hava koşulları yılın yalnızca çok küçük bir bölümünü oluşturuyor (genellikle yaklaşık 10 gün), dolayısıyla etkisi çok büyük olmayacak.'
Radyo Teleskoplarının Geçmişi ve Bugünü
Astronomik teleskopların gelişimi, küçük açıklıklardan büyük açıklıklara, kısadan uzuna doğru bir evrim geçirdi. Günümüzde astronomik teleskopların gelişimi başlıca iki yöne odaklanıyor: Biri 'uzaya çıkmak', diğeri ise 'karada yer tutmak'. Dünya atmosferinin etkisi nedeniyle kısa dalga boylu morötesi ışınların ve X ışınlarının çoğu gözlemlenemediğinden, teleskoplar ancak uzay teknolojisi kullanılarak uzaya gönderilebiliyor. Kepler Teleskobu ve Hubble Uzay Teleskobu bunun örnekleridir. 'Karada yer tutmak' ifadesi ise Çin'in hâlen inşa edilmekte olan radyo teleskobu FAST gibi yer tabanlı teleskopları ifade ediyor.
Bir astronomik teleskop türü olarak radyo teleskoplarının gelişimi, insanlığın evreni keşfetme yolundaki ilerlemesini de temsil ediyor. İnsanlar ancak 1873 yılında Maxwell'in elektromanyetik alan teorisini sistematik ve kapsamlı biçimde açıklayan 'Elektrik ve Manyetizma Üzerine Bir İnceleme' adlı eserinin yayımlanmasıyla şu gerçeği fark etti: Işık da bir elektromanyetik dalga türüdür ve geniş elektromanyetik dalga spektrumunda görünür ışık yalnızca çok küçük bir yer kaplar.
20. yüzyıla girilirken bilim insanları, Dünya'nın iyonosferinin yüksekliğini ölçerken dalga boyu 60 metreden kısa olan elektromanyetik dalgaların iyonosferden geçerken neredeyse hiç geri dönmediğini keşfetti. Bu olgu araştırmacıların hayal gücünü harekete geçirdi: Dalga boyu 60 metreden kısa elektromanyetik dalgalar Dünya'dan uzaya hiçbir engelle karşılaşmadan gidebiliyorsa, tersine uzaydan gelen benzer elektromanyetik dalgalar da atmosferi geçerek Dünya'ya ulaşabilirdi.
Böylece insanlığın kozmik radyo dalgalarını gözlemleme serüveninin perdesi açıldı. 1931 yılında ABD'deki Bell Laboratuvarları, bir anten dizisi kullanarak Samanyolu'nun merkezinden gelen radyo dalgalarını aldı. O andan itibaren radyo astronomi resmen doğmuş oldu. Sonraki on yıllarda pulsarlar, kuasarlar, kozmik mikrodalga arka plan ışıması ve yıldızlararası organik moleküller birbiri ardına 'ortaya çıktı'.
Ortaya çıkışlarından bu yana geçen 80 yılı aşkın sürede radyo teleskopları da hızlı bir gelişim gösterdi. Birleşik Krallık, 1955 yılında Manchester'daki Jodrell Bank Gözlemevi'nde 76 metre çapındaki hareketli Lovell Radyo Teleskobu'nu inşa etti. 1972 yılında ise o dönemde dünyanın en büyük tam yönlendirilebilir radyo teleskobu olan Almanya'daki Bonn Teleskobu tamamlandı; parabolik anteninin çapı 100 metreye ulaşıyordu.
1963 yılında Orta Amerika'daki Porto Riko adasında Arecibo Radyo Teleskobu tamamlandı. Başlangıçta 305 metre olan çapı daha sonra 350 metreye çıkarıldı. Yaşlanan Arecibo, bugüne kadar inşa edilmiş dünyanın en büyük tek çanaklı radyo teleskobu olmaya devam ediyor.
1974 yılında Arecibo Teleskobu, yenileme çalışmalarının tamamlanmasını kutlamak için Dünya'dan 25,000 ışık yılı uzaklıktaki M13 küresel yıldız kümesine 1,679 ikili basamaktan oluşan bir sinyal gönderdi; bu sinyal Arecibo Mesajı olarak biliniyor. Desenin alt kısmında, insanların radyo sinyallerini nasıl alıp gönderdiğini gösteren bir 'güneş ocağı' simgesi de bulunuyordu.
Şu anda Çin'de devam eden 'Gökyüzü Gözü' FAST projesinin yanı sıra, tam adı 'Kilometrekare Dizisi Radyo Teleskobu' olan SKA projesinin de iki yıl içinde başlaması bekleniyor. Pekin Üniversitesi Astronomi Bölümünden mezun olan ve şu anda Avustralya Milletler Topluluğu Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Kurumunun Astronomi ve Uzay Bilimleri Enstitüsünde (CASS) doktora sonrası araştırmalar yürüten genç gökbilimci Dai Shi, SKA projesinin bir üyesidir.
Onun açıklamasına göre SKA, Avustralya ve Güney Afrika'da inşa edilecek binlerce küçük antenden oluşacak. 2030 yılı civarında faaliyete geçmesi ve insanlık tarihinin en büyük teleskobu olması bekleniyor.
