鴿子和白色電介質材料
鴿子這種生物,不僅在東西方文化中都背上了遲到的罵名,還在一段時間內遭受了天文學史的不公結果,鴿子被工程師趕出了它的窩被驅逐后,這只鴿子試圖返回現場與工程師爭論,結果被殺死
上述悲劇發生在20世紀60年代,貝爾實驗室的兩位無線電工程師阿諾德·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜被允許使用直徑約為6m的射電望遠鏡進行實驗,實驗的第一步是調試天線。
阿諾德,羅伯特和霍姆德爾喇叭天線
在調試過程中,他們發現無論天線對準天空的哪個方向,都會收到穩定的噪聲信號,其強度相當于3K理想黑體輻射的能量因為這個信號來自天空各個方向都是均勻的,所以排除了噪音是人為信號的可能性然后他們把目光轉向了觀測設備本身,懷疑觀測設備本身的噪音影響了觀測結果,于是開始對觀測設備進行檢查
但是就在他們以為干擾已經排除,勝利在望的時候,他們已經把這個地方當成了家里的鴿子,他們穿越幾十公里飛回來,鉆進了天線所以兩個工程師不得不殺死鴿子
后來我們都知道干擾不是來自鴿子,而是著名的宇宙微波背景輻射。與鴿子斗智斗勇的兩個人獲得了一半的諾貝爾獎:
諾貝爾獎—組織
不只是喇叭天線會有這種體驗即使是現代射電望遠鏡也經常使用拋物面天線,也難逃被鳥筑巢的命運尤其是拋物面天線背面的桁架結構,不僅能吸引鳥類筑巢,還能吸引成群的黃蜂來筑馬蜂窩
屠園安·約翰斯
射電望遠鏡在避開人類干擾源的同時,不可避免地侵入了荒野,與野生動物有了一次被迫的親密接觸。
刮磨棒
如果夏威夷居民因為害怕影響當地的生態環境而拒絕在莫納克亞山上建造三十米望遠鏡,那么最環保,最生態,與當地動物和諧相處的射電望遠鏡應該是LOFAR。
LOFAR,全稱低頻陣列,是目前最大的射電望遠鏡陣列,其工作頻率低至地球上可觀測到的最低頻率與單一的拋物面射電望遠鏡不同,LOFAR是一個龐大的陣列,每個天線都有獨立的傳感器,在觀測過程中會產生大量的觀測數據LOFAR有兩種天線:一種是低頻LBA,一種是高頻HBA
這就是為什么LOFAR使用線性振動器作為天線,而不是大家印象中常見的拋物面天線因為低頻電磁波的波長較長,所以需要使用線性振子作為天線,以獲得較好的增益同時,龐大的陣列帶來的超長基線也可以提高低頻天空的觀測分辨率
LOFAR超級石油公司
LOFAR超級廣場護城河
圖中被護城河保護的區域被稱為Super—Terp,而Terp原本是一個用牛糞建造的人造山丘,用來防御海水侵蝕這種特殊的建筑材料幾乎堅不可摧
LOFAR繼承了這個名字,制造了超級天線來放置無線電觀測天線甚至有人說,超級天線周圍的護城河是用來保護天線不受附近牛羊的侵害
護城河能防御地緣碳基生物,還是不能防御空襲在超級天線的LOFAR天線頂部也可以看到白色電介質
LOFAR—LBA上的白色電介質
但是現在我們知道這個白色電介質奧利是透波體,所以對低頻射電觀測沒有影響。甚至用奧利的天線也能得到極好的觀察結果:
LOFAR瞬時干涉成像獲得的太陽射電爆發成像結果不受奧利影響。
這些觀測設備不僅沒有破壞當地的生態環境,還為動物提供了極好的生存環境比如當地的羊,沒事就經常去觀察站,磨牙,抓撓,用天線的線性振動器做游戲畫面很溫馨,體現了科技與生態的和諧共處,但是負責維護天線的工程師可能會覺得有點不舒服
甚至科學家在為相關實驗活動寫筆記時,也會提出對天線進行額外保護,以應對野外牛羊對天線的攻擊。
碳基飛行物的黑體輻射
清晨,拉開窗簾,鳥兒在窗臺上歌唱可能是一幅很美的畫面但是早上打開望遠鏡,鳥站在天線上就熱了一定是讓人血壓連同接收器的噪音溫度一起升高的東西
我們知道,為了避免人為電磁干擾的影響,射電望遠鏡通常都建在開闊無遮擋的地方,所以無處可待的鳥類不約而同地選擇在拋物面天線邊緣站成一圈調皮的甚至會飛到飼料處排泄,或者用喙啄飼料的防水膜,以測試防水膜是否牢固,在確保防水膜被啄后不再防水后,從容離開
這些鳥真的能破壞射電望遠鏡嗎答案是肯定的
在拋物面天線的射電望遠鏡中,最大的部件是天線和饋源前者用來聚集電磁波,后者用來感應電磁波任何物體都具有持續輻射,吸收和反射電磁波的特性這些體溫在40℃左右的鳥類也不例外他們一直在發射黑體輻射
除了上面提到的鳥類用爪子和喙打破防水膜,光是它們發出的黑體輻射,以及巨大的數量,就能干擾高靈敏度的射電望遠鏡同時,一旦它們的排泄物覆蓋了反射面或飼料,也會對望遠鏡本體造成腐蝕,從而影響性能
當鳥類同時使用能量武器和動能武器和生化武器攻擊望遠鏡時,一些忍無可忍的天文學家選擇了戰斗,成立驅鳥器,用現代的稻草人與鳥類戰斗,企圖趕走射電天文學的這些敵人有些天文學家選擇默默忍受,啟動天線,泡一杯咖啡,等鳥兒換個地方,不再干擾天線,再開始工作
結局
天文學家一直是一群依賴高度發達的現代科技的人他們需要高速采樣設備,強大的計算機和超寬帶網絡但同時又想逃離人群,帶著自己的觀測設備離群索居他們在最荒涼的沙漠架設光學望遠鏡,在最寂靜的山麓架設射電望遠鏡,在最高的高原架設高能粒子探測器甚至還有詩人之間的矛盾他們一方面想逃離一切干擾觀察的人,另一方面為了利用現代工業帶來的水,電,網的便利,又不得不接近民眾
這些對觀測設備很好奇的野生動物,似乎也有同樣的屬性他們的生活根本不需要人類的存在,但實際上他們無法避免人類對他們生活的影響他們看到人類突然來到他們居住的地方,建造了巨大的或密集的儀器小鳥很快發現,這個巨大的鐵架子雖然虛張聲勢地翹了起來,但踩上去并沒有那么危險羊還發現它們居住的草坪上有一些堆,上面綁著電線不僅沒有攻擊性,而且撓癢癢的效果比樹好很多
而天文學家只能清理天線上的污漬,重新綁好壞掉的振動器,焦躁地想著今晚一定要吃鴿子/羊/牛。
#謝謝你#
感謝錢,,李佩茹對本文修改提出的意見。
參考數據
太陽ⅲb型射電爆發精細結構的遠程基線干涉成像天文amp天體物理學639 : A115
《宇宙線空氣簇射和高能中微子的射電探測》
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