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2017-1-24

北京天文馆的新展项“巨眼观天”

去年年底,北京天文馆筹划制作了新展项“巨眼观天”,主要向观众介绍望远镜相关的知识,其中专设一个增强现实沙盘展示FAST望远镜的结构和工作过程。受北馆负责布展的友人Karajin之托,初到FAST组的本人为展品充当顾问,这还是生平头一遭,也算是现学现卖。近日这个展项制作布展完毕,就抽空前去观摩了一番。

展区外景,主题是对剖的望远镜镜筒,不过造型用的是业余望远镜:

镜筒内一侧着重介绍望远镜的发展史,设有若干著名望远镜的模型,从伽利略和牛顿的鸟枪到未来将落成的TMT等巨炮。比较意外的是在这里看到了LBT,而现役最大的GTC却不见踪影,不知选择的标准何在。

另一侧是交互式展区,设有望远镜介绍以及选购指南:

FAST的增强现实展示沙盘,说来望远镜展区的其他内容基本都是在介绍光学望远镜,唯独这里是在谈射电。不过FAST是国家大科学工程,而且在光路方面射电与光学望远镜无甚本质区别,倒也无甚不妥之处,只是若能多补充一些射电望远镜的总体介绍作为背景就更好了。沙盘上塑造出了大窝凼的大体地形,前方倾斜的半透明屏幕会将望远镜外观以及周边景观的细节投影在沙盘上。按照最初的设计规划,转动下方的转盘让沙盘旋转,屏幕上的投影也会相应移动。但是这个展区开张没几天,这个功能居然已经失!灵!了!!这质量是有多差劲!!好吧,现在负责制作展品的承包商已经放起了年假,只能等到春节之后才能修理了……

点击望远镜结构的任何一个部分,屏幕上都会显示出相应的介绍:

本人担任顾问的模拟观测部分,分为脉冲星和河外星系两大板块。本来讨论的方案是以跟踪模式演示脉冲星观测,漂移巡天模式演示星系观测,以兼顾科学目标和望远镜工作模式的讲解。可是做出来的反射面动画看上去居然没有任何区别?这个也要等到过完春节才有可能重新调整了。

脉冲星,Karajin吐槽称完成后的效果简直就是心电图。不过脉冲轮廓本来就是高斯函数的叠加,除了背景噪声过于规则了些,也没有什么不对劲的。消色散这一步好歹是在本人的坚持下保留了下来,但感觉一开始三条脉冲轮廓图彼此错开的幅度不是很明显。示意的话,把时间差再拉开一些,视觉效果更好些嘛!

我那可怜的星系漂移巡天啊!让Karajin节操全碎三观尽毁的星系漂移巡天啊!看上去反射面/馈源舱动作同跟踪模式毫无区别的星系漂移巡天啊!其实这应该说是跟踪模式的制作有问题,没有表现出跟踪过程中抛物面对应范围的改变和馈源的移动。至于三观尽毁……这是因为Karajin知道了射电望远镜的观测毋须跟踪,就跳脚了啊。其实吧,这漂移也是射电天文学常规的观测模式,如果光学望远镜分辨率跟射电单天线一样差,CCD的数据采集率也可以提升到一秒数次以上,光学漂移观测想必也会遍地开花的。而要是听到漂移巡天都会毁三观,全动式天线要用到的飞扫成图法岂不是更令人抓狂?

本来不是说好了,我们最终要做成这个效果吗?毕竟馈源阵列外轮廓是六边形嘛!

也罢,真要严格说起来的话,望远镜的各个波束主瓣首先就不会重叠,所以每次采集的数据只是19个孤立的点,不可能连成一片的。何况FAST的分辨率也不足以解析出M51如此多的细节(图中用到的素材是VLA获取的M51影像,主要是为了说明射电波段可以看到光学不可见的潮汐氢尾),凑合看吧,弄成现在这个样子真的不是我的错……

应本人的要求制作的射频干扰演示,打个电话,拍张照片,馈源信号直接爆表。不过说明文字里的不怕云雾不怕降雨并不严格,潮湿天气对高频射电观测还是存在一定影响的,但只是关注氢线或更低频率的话,水汽倒确实不是大问题。

比较好笑的是,在布展之前的咨询过程中,天文馆方面以及展品制作方一直在强调,模拟观测要演示原始数据的形态,本人需要将望远镜获取的原始数据拿出来才是。且不说FAST现有的试观测结果并不轻易对外,在真正谈及原始数据的技术细节时,对方也一直大呼难度过高理解不能。要说类似的数据应该长什么样?来来来,下面这个是阿雷西博望远镜进行的ALFALFA巡天在做完图像重构,生成DataCube,完成基线和平场扣除之后获得的天空图。注意,这也不是原始数据哦,已经是接近最终产物了,单天线望远镜获取的天空图就是如此惨不忍睹。至于最原始的数据嘛,那一串串的浮点数,你们真的要展示给观众看吗……

FAST的展区一旁还设有LAMOST的增强现实沙盘,时间有限,就没有去细拍,随便放一张照片好了:

最后不得不说的是与望远镜展区无关的另一件展品,吸积双星滑梯,从输质星一路滑下,然后经由表示吸积盘的弯道来到吸积的伴星,同样是Karajin的大作,颇有创意。可惜滑梯弧度过大,不太适合成年人使用,现场的小观众倒是一个个玩得都很开心。

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