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黑洞照片曝光,背后是你不了解的超精密加工

北京时间4月10日晚9时许,包括中国在内,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。

这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。

这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体--黑洞,一种体积极小、质量极大的天体,如同一个宇宙“吞噬之口”,连光也无法逃逸。

露出真容的黑洞,位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。

该图像的许多特征与爱因斯坦广义相对论的预言完全相一致,在强引力极端环境下进一步验证了广义相对论。通过研究这个图像,人类将揭示出黑洞这类天体更多本质。



谁拍下的黑洞照片


事件视界望远镜(EHT)项目


质量极其巨大的黑洞,是宇宙中的神秘存在,对其进行天文观测一直是人类科技的难点。


事件视界望远镜项目合作由13个合作机构组成,中国科学院天文大科学中心(CAMS) 是其中之一。




CAMS由中国科学院国家天文台、紫金山天文台和上海天文台共同建立,其中上海天文台牵头组织协调国内学者参与了此次合作。


将世界各地的望远镜连接起来,构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜,每一个望远镜通过原子钟准确相连,同时启动,就可以还原数万光年以外,一个未知天体在某一时刻的真实容貌。


这次黑洞的影像就是通过这种方法--黑洞事件视界望远镜,顺利实现在1.3毫米波长的观测,并经过长期的数据分析,成功“捕获”黑洞的影像。


由于需要极高的灵敏度,组成全球网络的8个射电望远镜分布在多个高海拔地区,包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。


“ 这些望远镜的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸。”

中方科学家、上海天文台研究员路如森说。


EHT为什么这么强大


走进超精密级加工


构建事件视界望远镜离不开每个单个的超高精密分辨率天文望远镜,其中的一个个光学部件,都是由超精密机床加工而成。


在2013年,中国成为继美国、德国之后第三个掌握高精度光学零件制造加工技术的国家,并成为世界上唯一同时具有磁流变和离子束抛光装备研发能力的国家。


精密与超精密加工技术主要应用于国防工业、航空航天、计算机与信息技术、微电子与激光技术、核能等高新技术领域的关键零部件的制造。


什么是超精密加工


在国防工业中,各种精确制导导弹定位中陀螺仪、激光武器中的各种光学镜片、天文望远镜大口径非球面零件、集成电路的硅片等高技术领域的关键零部件加工,其加工精度均要求亚微米到深微米的量级,其加工表面粗糙度达纳米量级,加工精度和表面完整度比普通精度加工要高出百倍以上,其轮廓形状常为复杂曲面。因此,精密与超精密加工技术既是一个国家经济和实力的体现,更直接影响国防和尖端技术领域的发展。




在航空航天工业中,很多高精度的基础元器件零件,例如,高精度轴承、陀螺框架、平台及仪表壳体、导引头部件、光学支架系统、传感器等都要用超精密加工方法进行生产。航空发动机叶盘、叶片、大型飞机整体结构件的加工,高强度薄壁类零件及精密模具复杂型面的低损伤加工,飞机起落架主筒、飞行器等复杂机械系统的制造和装配,高功率密度车辆、舰船发动机、大型发电机组、高端数控机床等重大装备,在特殊服役条件下特殊材料,例如,难加工合金、钛、铌、颗粒和纤维增强复合材料、陶瓷类硬脆材料等,都给精密、超精密加工技术提出了新挑战。


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