我国自主研制射电望远镜正式启用 天文观测强国梦想照进现实
(白铉龙制图)
郭守敬天文望远镜是世界最先进的望远镜之一 人民日报报记者郑红深摄
近日,亚洲最大、具有世界先进水平的大型全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成并启用。这台射电望远镜由我国自主研制,综合性能位列亚洲第一、世界第四,能够观测100多亿光年以外的天体。
揭开"亚洲第一"神秘面纱
这台落成不久的65米射电望远镜高达70多米,重达2650多吨。主接收盘的直径为65米,其面积相当于9个标准篮球场大小。上海天文台65米射电望远镜项目总工程师范庆元表示,主接收盘由14圈共1008块高精度实面板组成,各面板可以前后进行15毫米的微调,精度可达0.1毫米,大大提高了这台射电望远镜的探测范围和精度。
该望远镜首席科学家沈志强介绍,它将参与嫦娥三号的精确定轨,并为明年的探月二期保驾护航,"我们的目标之一是为嫦娥工程卫星精确定位服务。此前,实际上中国已经由其他的射电望远镜,包括上海的25米、乌鲁木齐的25米、北京的50米等组成了一个中国的VOBL网,参与了嫦娥一号、二号的卫星精密定轨"。
射电望远镜由天线和接收系统两大部分组成。巨大的天线是射电望远镜最显著的标志。天线对射电望远镜来说,就好比是它的眼睛,其作用相当于光学望远镜中的物镜。它要把微弱的宇宙无线电信号收集起来,然后通过一根特制的管子(波导)把收集到的信号传送到接收机中。接收系统的工作原理和普通收音机差不多,但它具有极高的灵敏度和稳定性。接收系统将信号放大,从噪音中分离出有用的信号,并传给后端的计算机记录下来。记录的结果为许多弯曲的曲线,天文学家分析这些曲线,得到天体送来的各种宇宙信息。
65米射电望远镜采用的是修正型卡塞格伦天线,能在方位和俯角两个方向转动,下方轨道上有6组共12个轮子驱动天线的方位转动,上方的俯仰大齿轮控制天线的俯仰运动,这使得望远镜可以以高精度指向需要观测的天体和航天器,其最高指向精度优于3秒。
射电技术发展步步为营
我国射电天文始于1958年。这一年,为期一年的射电天文训练班在京举行,同时借苏联前往海南岛运用射电望远镜观测日环食的契机,我国踏上了自主研制射电望远镜的征程。
1958年至1994年,我国陆续建设了25米射电望远镜、13.7米口径毫米波射电望远镜等。2006年之后,我国掀起射电天文研究的高潮,在北京建设了50米射电望远镜,在昆明建设了40米射电望远镜,在新疆建设了21厘米天线阵,建成了中国甚长基线干涉仪。
基于射电天文的技术发展需求,上海天文台建设了VLBI(甚长基线干涉测量技术)实验室,紫金山天文台建设了毫米波与亚毫米波技术实验室,国家天文台总部建立了米波射电天文实验室,并在后来发展成为大射电望远镜技术实验室。为充分发挥国内射电天文设备的观测效益,促进射电技术的发展,在各台站及其实验室的基础上,中国科学院还成立了射电天文重点实验室。倚重这些实验室的技术支持,国内所有的射电望远镜观测基地,为我国天文学家提供了有力的技术支持,为现在和将来的射电天文发展打下了坚实的基础,为我国射电天文学与国际接轨提供了一个平台。
射电天文前景世界瞩目
近日,中国天文学会成立90周年纪念大会召开。我国天文学界的200余位专家代表一起回顾我国天文界过去10年中建成世界上最大视场望远镜郭守敬望远镜(LAMOST)、开辟南极准空间天文观测平台等一系列重大科研成就,并展望未来10年天文学发展。
目前,世界上最大的单口径射电望远镜是美国在波多黎各的阿雷希波天文台建设的。不过,中国正在努力建成世界最大规模的射电望远镜。2007年,500米口径球面主动反射面射电天文望远镜(FAST)作为国家大科学装置批准立项,目前正在中国西南部的贵州省进行建设。在2016年建成后,其能力将是目前世界最大单口径射电望远镜——阿雷希波射电望远镜的3倍,并有望在厘米波到米波的波段观测研究中取得重大成果。届时,它将成为世界上单天线口径最大的射电望远镜,在未来20年至30年内保持世界领先地位。
FAST项目的建设、科学目标的实现和发展是中国射电天文界未来10年内首要的任务。完善和高质量地运行自主研制的射电望远镜,拓展国内已有望远镜的观测研究能力,加强人才队伍的建设,是我国射电天文继续发展的基础。甚长基线干涉测量技术(简称VLBI)的建设是中国射电天文发展的重要方向。在探月VLBI网的基础上,建设中国VLBI网,将在天体物理、天体测量以及深空探测中发挥作用。
未来,中国还将在新疆建设110米射电望远镜,积极参与国际天文科学领域平方公里阵(SKA)的研制
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