Le radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (), abrégé en anglais FAST pour Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope., est un radiotélescope construit dans un bassin naturel du comté de Pingtang, dans le Guizhou, au sud-ouest de la Chine. Il est le deuxième plus grand radiotélescope au monde après le RATAN-600 en Russie, et le plus grand radiotélescope à un seul appareil, avec une sensibilité égale à environ trois fois celle du radiotélescope d'Arecibo.

Historique vignette|gauche|Maquette du FAST exposé en 2017. FAST est, à l'origine, la contribution chinoise au projet du radiotélescope interférométrique Square Kilometre Array (SKA) (à l'époque dénommé Large Telescope ou LT) proposé par des astronomes de 10 pays dont la Chine au cours de l'assemblée générale de l'Union radio-scientifique internationale de 1993. Le projet chinois FAST est proposé en 1994. Le projet prévoit la réalisation de ce radiotélescope dans un gouffre karstique de la province de Guizhou... Une conférence internationale qui se tient à Pékin en valide le projet sur le plan scientifique et technologique. Le budget alloué au projet, 700 millions de yuans, est débloqué par la Commission du développement national et de la réforme chinoise en et les travaux débutent sur le site fin 2008. La durée de la construction est estimée, à l'époque, à 5,5 années et la mise en service est planifiée en 2016.. La construction débute en .. Le chantier s'achève le .... Le coût final est de 1,2 milliard de yuans (165 millions d'euros). Le directeur scientifique du projet est , chercheur aux de l'Académie chinoise des sciences.

Son inauguration et sa mise en service ont lieu le . Fin , l'instrument est toujours en phase de test et le reste jusqu'à ce que ses performances atteignent les valeurs prévues. Il devient alors un instrument de recherche national.. À l'issue de cette phase, pendant laquelle son usage est réservé aux scientifiques chinois, il s'ouvre à la communauté scientifique internationale en La Méthode scientifique, chronique « Journal des Sciences », France Culture, 26 septembre 2019.

Site

FAST est construit près du village de Dawodang à par la route de Guiyang, capitale de la province de Guizhou située dans le sud-ouest de la Chine. La région, montagneuse avec une altitude moyenne de , est restée longtemps pauvre et mal reliée au reste du pays. Le radiotélescope occupe une cuvette karstique d'un diamètre de dont le sol assure un drainage naturel. Le site a été choisi parce que la géométrie de la vallée est proche de la forme nécessaire pour y installer le réflecteur et devait permettre de réduire le volume des terrassements à un million de m³. Parmi les autres avantages du site figuraient la latitude relativement basse (26° Nord), le climat doux (température moyenne de , quelques jours de gel et de neige par an) permettant de limiter les coûts de maintenance, l'absence d'inondations et une sismicité réduite d'après l'historique disponible.

D'autre part, la densité de peuplement réduite des environs limite les interférences radio., cependant, environ personnes habitant dans un rayon de cinq kilomètres autour du site ont été déplacées en 2016.. Les déplacés reçoivent (environ ) de dédommagement..

L'éloignement du site conjugué à la problématique de l'indépendance des recherches, au manque de radioastronomes qualifiés et aux salaires relativement faibles en Chine conduisent initialement à des difficultés de recrutement, en particulier concernant le poste de directeur chargé du volet scientifique...

Le pont de Pingtang, qui supporte l'autoroute reliant Luodian à Pingtang, a été ouvert à la circulation le , ce qui réduit le temps de trajet entre Pingtang et Luodian de plus de deux heures et demie à environ une heure et devrait donc améliorer l'accès au radiotéléscope..

Caractéristiques techniques

La conception de FAST reprend les principes du radiotélescope d'Arecibo avec un réflecteur fixe de très grande dimension utilisant une cuvette naturelle mais en introduisant trois améliorations majeures : la cuvette permet au réflecteur d'atteindre un diamètre de (contre pour Arecibo) tandis que sa géométrie permet de pointer le radiotélescope à 40° du zénith ; la surface du réflecteur est déformable pour corriger l'aberration de sphéricité ce qui permet d'obtenir une polarisation complète et d'observer une large bande spectrale sans système de réception complexe ; la cabine focale supportant les antennes est positionnée à l'aide de câbles et de servomécanismes et dispose d'un système complémentaire permettant un positionnement très précis.

Réflecteur vignette|Schéma montrant le diamètre efficace (300 mètres) du réflecteur, les contours de celui-ci et la position de la cabine focale.

Le réflecteur est formé par triangulaires constitués d'une armature métallique recouverte d'un revêtement en aluminium jouant le rôle de surface réfléchissante. Les panneaux sont fixés à un réseau de câbles se croisant de manière orthogonale et suspendus à un anneau de de diamètre. Les nœuds du réseau de câbles se trouvent aux intersections des panneaux. Ceux ci sont fixés au sommet d'une pièce métallique tenue par ailleurs par 6 câbles du réseau et reliée au sol par un septième câble vertical dont la tension est ajustable. Ce dernier dispositif permet d'adapter la forme du réflecteur. Celui-ci a un diamètre efficace de . .. La superficie du réflecteur atteint environ .

Cabine focale

Le réflecteur renvoie le rayonnement électromagnétique vers la cabine focale sur laquelle sont fixées les antennes qui collectent le rayonnement électromagnétique. Celle-ci est suspendue au-dessus du réflecteur à l'aide de 6 câbles dont la longueur atteint environ . Ceux-ci passent par des poulies situées au sommet de tours métalliques dominant le radiotélescope d'une centaine de mètres et situées à la périphérie de celui-ci et sont ancrés au sol par l'intermédiaire de cabestans qui permettent d'effectuer un premier positionnement. La cabine focale d'un diamètre d'environ comprend une partie articulée qui permet de positionner les antennes avec une précision de et de modifier l'orientation de celles-ci..

Performances

FAST est le deuxième plus grand radiotélescope au monde après le RATAN-600 en Russie et le plus grand radiotélescope à un seul appareil, avec une sensibilité égale à environ trois fois celle du radiotélescope d'Arecibo.. FAST permet d'observer les fréquences radio comprises entre 70 MHz et 3 GHz. Il est prévu de faire passer la borne supérieure à . Le réflecteur fixe a une ouverture de et un rayon d'environ . Le réflecteur mobile donne une latitude de pointage par rapport au zénith de +/- 40° ce qui permet de suivre l'objet observé durant 4 à 6 heures. La modification du pointage est effectuée en moins de 10 minutes et sa précision est de 8 secondes d'arc. Les autres paramètres sont. : Ouverture (f/D) : 0,4665 Résolution angulaire : 2,9 minutes d'arcs Sensibilité en bande L : A/T ~ 2 000 Température du système : ~ 20 K.

Fin 2019, il enregistre 38 Go/s de données qu'il faut ensuite transformer pour analyse. Ce flux important fait qu'il faut dégrader les données pour les enregistrer et se laisser une chance de les analyser plusieurs fois. Le jeu de données est d'abord réduit à 200 Pétaoctets/an, avant de faire d'autres concessions sur les données et d'obtenir un volume de 12 Pétaoctets/an.

Antennes

À la date de mise en service du radiotélescope, celui-ci dispose de 9 antennes couvrant la plage de fréquences comprise entre 70 MHz et 3 GHz. Ces équipements ont été construits avec la coopération d'autres pays.. Fin 2019, dix-neuf antennes sont en place..

+Principales caractéristiques des antennes Identifiant fréquence (MHz) Polarisation Faisceaux Fréquence intermédiaire Gain (dB) Température totale du systèmeB01 70-140 Circulaire 1300-37071<100B02 140-280 Circulaire 1300-44072<80B03 280-560 Circulaire 1300-58073<40B04 560-1020 Circulaire 170-53075<10B05 320-334 Circulaire170-8485<40B06 550-640 Circulaire1300-39082<10B07 1150-1720 Circulaire170-64078<10B08 1230-1530 Rectiligne19300-60080<10B09 2000-3000 Circulaire 170-107075<10

Objectifs scientifiques

Les principaux objectifs scientifiques sont : la détermination de la distribution de l'hydrogène neutre dans l'univers proche qui doit permettre de préciser les caractéristiques de la matière noire. ; le recensement des pulsars de la galaxie dont environ ont été découverts jusque-là, ce qui représente selon les calculs théoriques seulement 3 % du nombre total. ; la participation à la réalisation de l'interférométre à très longue base (VLBI, international very long baseline interferometry) qui doit comprendre également l'EVN européen, le VLBA américain et l'APT australien. ; la détection d'espèces chimiques interstellaires dont OH, et 12 autres molécules. ; la détection de signaux de civilisations extraterrestres (SETI)...

Résultats

Les deux premières découvertes de FAST sont les deux pulsars et . Fin le radiotélescope a découvert plus de 20 pulsars.

Notes et références

Bibliographie . .

Voir aussi

Articles connexes Radiotélescope d'Arecibo Radiotélescope Square Kilometre Array (SKA)

Liens externes Site officiel. Page dédiée sur le site EO Portal de l'Agence spatiale européenne. .

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