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材料一:“中国天眼”身在法地,但在科学家眼中,它心系深空,是一座“天空实验室”

2021-04-15 18:01超越网

材料一:
“中国天眼”身在法地,但在科学家眼中,它心系深空,是一座“天空实验室”。到现在为止,应该没有天文学家上过太空,但他们却是最了解宇宙的一群人,靠的是什么?
不少人小时候尝试过用曝光的胶片观看日食,还有动手能力更强的,用两个放大镜自制过光学望远镜。望远镜就是天文学家了解宇宙的必备工具。但射电望远镜不同于人们熟悉的光学望远镜、它不能直接成像,而是抓取目标的无线电信号,用数据说话。
天文学家利用“天眼”开展工作,有点类似移动靶射击运动,需要不断地选取目标、瞄准目标射击、分析结果。
据北京大学教授、中科院国家天文台研究员李柯伽介绍,第一步要考虑望远镜频率是否合适、灵敏度是否足够、目标是不是在可视范围内,以便确定观测源的坐标,形成观测列表。第二步是望远镜控制部门执行观测。如何精确控制“天眼”瞄准动辄光年之外的目标?简单地说,一是通过天体坐标计算出望远镜所需的“姿态”,二是驱动电机控制望远镜的“姿态”。因为地球在不停自转和公转,这样的观测比移动靶射击复杂得多,要不断地修正望远镜的位置,不断地瞄准目标,并确保一直命中靶心。第三步是通过编程来分析数据。外表安静的“天眼”,内心澎湃,每秒最高传输数据38G海量的数据,基本没有手动分析的可能,所以天文学家都是"程序员",用大数据手段实现天地“连线”。
前辈科学家发现的物理定律,我们在物理实验室里做实验,结果都能验证定律为真。在“天空实验室”里呢?那可不一定。
天文学跟物理学密不可分,大尺度时空结构、宇宙演化、高能天体(如黑洞、脉冲星等)都是以广义相对论为重要理论基础的。前人依靠头脑做实验,得出了理论,理论研究走在前面,后人如何验证呢?这些天体质量惊人、距离以光年计,对应的物理参数和空间都是人类无法达到的,只能用“天空实验室”来验证。
在“天空实验室”里,天文学家除了重复繁琐的观测、验证,都保留一颗期待的心——比如找到某个能解释一些奇怪天文现象的关键,或是发现目前的理论无法解释的现象。真到了那一天,科学理论又会向前迈进一大步。
-----《走进“中国天眼”》(有改动)
材料二:
世界最大的单口径射电望远镜,能穿刺“光年之外”,能洞悉宇宙“前世”……“中国天眼”开放运行的一年,成果即入选《自然》十大科学发现。
中科院国家天文台研究员、“中国天眼”首席科学家李菂说,天文学是个开放的学科,不少“天眼”早期成果都有国际专家参与,面向全球科学界开放后,外国科学家可以独立或以首席专家身份主导一些研究项目,有潜力的探索性项目也会得到支持,在望远镜时间分配上会有更激烈的竞争。
据李菂介绍,“天眼”在很多领域具备超强“发现力”:发现气体星系的数量有望在过去的基础上提高10倍,发现的脉冲星数量有望翻倍,有望发现新的星际分子……这使它可以验证很多科学规律,在引力理论,星系演化,恒星、行星乃至物质和生命的起源等方面,都具备突破的潜力。
“天眼”研究的领域有意思吗?拿脉冲星来说,它们的密度,每立方厘米相当于1万艘万吨巨轮的质量压缩起来。那是一个地球上无法想象的、类似科幻小说《三体》里“水滴”的世界。从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒脉冲星,将来有望应用于星际导航。
在中外读者对《三体》改编的动画作品更新保持期盼的时候,科幻作家刘慈欣对“中国天眼”同样充满期待:它对人类认识宇宙有重大意义,具备了探寻“地外文明”的条件,“希望能有划时代的发现”。
探寻“地外文明”,用科学家的话说叫“搜寻星际通信信号”,确实是“天眼”的科学目标之一。
宇宙从哪里来,又将到哪里去?暗物质分布与大尺度结构,以及星系演化等领域充满了未知,许多问题有待科学家通过探索与研究去解决。
20世纪后半叶,射电天文学方兴未艾,接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射四大天文发现。这些发现看上去高深而遥远,却在某些方面“洞悉”了未来。天文学家在研究中的副产品转化成了今天的无线局域网技术。
回溯原初宇宙,揭示更多宇宙奥秘,这是建造“天眼”的原动力,也是终极目标。离原初最近,才可能离未来最近。从这个意义上说,洞穿未来的“天眼”是人类在科学前沿实现重大突破、加快创新驱动发展的利器。
——《中国“天眼”世界共享》(有改动)
1.下列对材料相关内容的理解和分析,不正确的一项是(3分)
A.射电望远镜不同于人们熟悉的光学望远镜,前者不能直接成像,而是抓取目标的无线电信号,用数据说话。
B.只要通过天体坐标计算出望远镜所需的"姿态",就可以精确控制"天眼"瞄准动辄光年之外的目标。
C.“天眼”获得的海量数据,天文学家一般没有手动分析的可能,所以用大数据手段实现天地"连线"。
D通过“天眼”找到某个能解释一些奇怪天文现象的关键,是在"天空实验室"里的天文学家的愿望。
2.根据材料一和材料二,下列说法不正确的一项是(3分)
A.“天眼”观测要不断地修正望远镜的位置,不断的瞄准目标,是因为地球在不停自转和公转。
B.“天眼”发现气体星系的数量在过去的基础上有望提高10倍,发现的脉冲星数量有望翻倍,有望发现新的星际分子。
C.暗物质分布与大尺度结构,以及星系演化等领域充满了未知,许多问题有待科学家通过"天眼"去探索与研究去解决。
D.天文学家在研究中的副产品转化成了今天的无线局域网技术,这并不能体现“天眼”研究的价值。
3.下列各项理论或定律,能够在中学物理实验室得到验证的一项是(3分)
A.平行时空理论    B.宇宙大爆炸    C.机械能守恒定律    D.黑洞理论
4.两则材料论述的都是关于"中国天眼"话题,但是侧重点各有不同,请结合材料简要分析。(4分)
5.请结合材料一和材料二,简要分析如何更好地利用和发挥"中国天眼"的价值?(6分)


1.(3分)B 
2.(3分)D 
3.(3分)C
4.(4分)材料一侧重于“中国天眼”工作原理、过程及其意义;材料二侧重于‘中国天眼’已经取得的成就和未来可能取得的科学突破对人类科学发展的影响和意义。(每点2分。如材料二答“‘中国天眼’对人类科学发展的影响和意义”,得1分)
5.(6分)①加大对天眼观测、控制和数据分析的专业人才的培养力度;②加强国际合作,进一步支持有潜力的探索性项目;③坚持初心,牢记回溯原初宇宙,揭示更多宇宙奥秘的的终极目标。(每点2分,答对三点得6分)

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