Չինաստանի հարավ-արևմուտքում գտնվող լեռնային Գույչժոու նահանգում կա մի վայր, որը թվում է, թե այնտեղ ընկել է հսկայական երկնաքար։ Բնական կարստային իջվածքում տեղադրված է 500 մետր տրամագծով մետաղական գունդաձև «ափսե», ինչը մոտավորապես հավասար է 30 ֆուտբոլային դաշտի։ Սա FAST-ն է՝ աշխարհում ամենամեծ միասնական ամբողջական ապերտուրայով ռադիոհեռադիտակը։ Այն հաճախ անվանում են Չինաստանի «Երկնային աչք», բայց էությամբ դա ոչ թե աչք է, այլ գերզգայուն ականջ, որը լարված է Տիեզերքի գրեթե անորսալի շշուկին։

Օպտիկական հեռադիտակը որսում է տեսանելի լույսը։ FAST-ը որսում է ռադիոալիքներ՝ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման այն նույն ձևը, որին պատկանում են, օրինակ, ռադիոհաղորդումներն ու Wi‑Fi-ը, բայց որոնք գալիս են պուլսարներից, միջաստղային գազից, հեռավոր գալակտիկաներից և կարճ ռադիոիմպուլսներից։ Խնդիրն այն է, որ միլիոնավոր և միլիարդավոր լուսային տարիներ անցնելու ընթացքում տիեզերական ազդանշանը դառնում է աներևակայելի թույլ․ ԱՄՆ-ի Ազգային ռադիոաստղագիտական աստղադիտարանի գնահատմամբ՝ բջջային հեռախոսի ազդանշանը կարող է միլիարդ միլիարդ անգամ ավելի ուժեղ լինել, քան այն բնական ռադիոալիքները, որոնք գրանցում են նման գործիքները։

Այդ պատճառով աստղագետներին պետք է հսկայական մակերես, որը կարող է հավաքել որքան հնարավոր է շատ էներգիա։ FAST-ը լուծում է այս խնդիրը իր մասշտաբով, սակայն նրա սկզբունքային առանձնահատկությունը միայն չափը չէ։

Ափսե, որը փոխում է ձևը

Առաջին հայացքից FAST-ը հիշեցնում է անշարժ մարզադաշտ, որի կենտրոնում խաղադաշտ չկա։ Այն հնարավոր չէ շրջել երկնքում գտնվող օբյեկտի հետևից․ 500 մետրանոց կառուցվածքը ներդրված է բնական ձագարի մեջ և մնում է տեղում։ Սակայն հեռադիտակին միևնույն է պետք է «նայել» երկնքի տարբեր կետեր։ Դրա համար ինժեներները շարժման մեջ են դրել ոչ թե ամբողջ «ափսեն», այլ դրա աշխատանքային հատվածը։

FAST-ի անդրադարձնող մակերեսը կազմված է մոտ 4 500 մետաղական վահանակներից։ Դրանց տակ աշխատում են հազարավոր շարժիչներ․ դրանք ձգում են մալուխային ցանցի տարրերը և փոքր-ինչ դեֆորմացնում մակերեսը։ Այդպես հսկայական գնդաձև «ափսեի» ներսում ձևավորվում է դիտարկման համար անհրաժեշտ հատվածը՝ 300 մետր տրամագծով պարաբոլիկ «հայելի»։ Հենց այս ակտիվ գոտին է յուրաքանչյուր կոնկրետ պահին ռադիոալիքները արտացոլում մեկ կետի մեջ։

Այլ կերպ ասած՝ FAST-ը «ափսեն» չի շրջում ազդանշանի աղբյուրի կողմը։ Այն անշարժ կեսկիլոմետրանոց գավաթի ներսում ստեղծում է նոր, վիրտուալ շրջվող 300-մետրանոց «ափսե»։ Սա կարևոր ինժեներական տարբերություն է։ Սովորական պարաբոլիկ անտենան ընկնող ռադիոալիքները կենտրոնացնում է մեկ կետում՝ մակերեսի մշտական ձևի շնորհիվ։ FAST-ի դեպքում սկզբնական մակերեսը գնդաձև է, և համակարգիչները անընդհատ վերակառուցում են անհրաժեշտ հատվածը՝ այն դարձնելով պարաբոլա։ Հենց դրա վրա էլ ուղղվում է ընդունիչ համակարգը։

Ընդունիչը կախված է անդունդի վրա

FAST-ի «ափսեի» վերևում մալուխներով կախված է ճառագայթիչով թեթև խցիկ՝ անտենա, որը ընդունում է ռադիոալիքները մետաղական մակերեսից անդրադառնալուց հետո։ Այս խցիկը պետք է հայտնվի ստեղծված պարաբոլայի ճշգրիտ ֆոկուսում․ սխալը կնշանակեր թույլ ազդանշանի կորուստ։

Վեց ճոպաններից և սերվոմեխանիզմներից կազմված համակարգը խցիկը տեղափոխում է տարածության մեջ, իսկ ռոբոտացված հարթակը մեծ ճշգրտությամբ վերջնականացնում է դրա դիրքը։ Երբ հեռադիտակը փոխում է դիտարկման ուղղությունը, միաժամանակ տեղի են ունենում երկու շարժում․ մակերեսի հազարավոր տարրեր ձևավորում են նոր 300-մետրանոց պարաբոլիկ հատված, իսկ զուգահեռ կախովի խցիկը տեղափոխվում է դրա նոր ֆոկուսային կետը։

Հենց այս համադրությունն էլ հնարավոր դարձրեց կառուցել հեռադիտակ, որը նկատելիորեն մեծ է դասական շարժական անտենաների նախկին ինժեներական սահմանից։ FAST-ի պաշտոնական կայքը այս սխեման բացահայտ անվանում է մեծ ռադիոհեռադիտակների կառուցման նոր մոտեցում։

Ռադիոալիքից մինչև գիտական բացահայտում

Ռադիոալիքներ հավաքելը միայն սկիզբն է։ Անդրադարձչի ֆոկուսում գտնվում է ընդունիչը, որը առանձնացնում է անհրաժեշտ հաճախականությունների տիրույթները և տատանումները փոխակերպում թվային տվյալների։ Այնուհետև ռադիոաստղագետները այս տվյալների մեջ որոնում են կրկնվող իմպուլսներ, մոլեկուլների սպեկտրալ գծեր կամ աղբյուրի պայծառության հազիվ նկատելի փոփոխություններ։

Տրամաբանությունը նման է շատ երկար էքսպոզիցիայով աշխատող տեսախցիկի աշխատանքին։ Հեռադիտակը կարող է ժամերով դիտարկել երկնքի միևնույն հատվածը՝ բազմակիորեն գումարելով ազդանշանը։ Պատահական աղմուկը ժամանակի ընթացքում միջինացվում է, իսկ թույլ տիեզերական աղբյուրը դառնում է տարբերակելի։ Ժամանակակից համակարգերը կարող են միաժամանակ հաճախականությունների լայն տիրույթը բաժանել հազարավոր ալիքների, ինչը թույլ է տալիս ոչ թե պարզապես գրանցել ազդանշանը, այլ որոշել դրա կառուցվածքն ու ծագումը։

FAST-ի աշխատանքի հիմնական ուղղությունները ներառում են պուլսարների որոնումը, չեզոք ջրածնի դիտարկումները, միջաստղային մոլեկուլների ուսումնասիրությունը, մասնակցությունը ռադիոինտերֆերոմետրիայի ցանցերին և անսովոր ռադիոազդանշանների որոնումը։

Պուլսարները հատկապես կարևոր են․ դրանք արագ պտտվող նեյտրոնային աստղեր են, որոնք տիեզերք են ուղարկում կանոնավոր ռադիոիմպուլսներ։ Դրանք կարելի է օգտագործել որպես չափազանց ճշգրիտ բնական ժամացույցներ։ Նման օբյեկտների դիտարկումների ցանցը օգնում է ուսումնասիրել էքստրեմալ ֆիզիկան, ստուգել գրավիտացիայի մոդելները և փնտրել գրավիտացիոն ալիքների հետքեր գերճարաժամանակային մասշտաբներում։