作者:王婷婷 来源:科技日报 发布时间:2012-3-21 11:21:45
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我国即将建成65米口径可转动射电天文望远镜


    如果把光学望远镜比作探测深空的锐利眼睛,射电望远镜就像一只灵敏的耳朵,捕捉宇宙中的射电辐射,倾听着来自遥远空间的微弱呻吟。

亚洲最大可转动射电望远镜即将建成
 
65米口径可转动射电天文望远镜工程正在上海佘山脚下紧张施工,这将是亚洲最大的该类型射电望远镜,总体性能在国际上处于第四位。
 
这台望远镜属于中国科学院和上海市政府重大合作项目,预计将于今年下半年建成。
 
性能
 
主反射面的面积相当于8个篮球场
 
这台被媒体称为“佘山大耳”的射电望远镜,口径65米,高70米,重达2700吨,主反射面的面积相当于8个篮球场。
 
如果把光学望远镜比作探测深空的锐利眼睛,射电望远镜就像一只灵敏的耳朵,捕捉宇宙中的射电辐射,倾听着来自遥远空间的微弱呻吟。
 
与直接成像的光学天文望远镜不同,射电天文望远镜的工作原理,是通过接收天体的射电波来确定遥远天体的结构,望远镜的口径越大,其分辨率和灵敏度就越高,越能接收到来自遥远天体的微弱电波信号。上海65米射电天文望远镜建成后,总体性能仅次于美国的110米射电望远镜、德国的100米射电望远镜以及意大利的64米射电望远镜,位列全球第四。
 
利用世界最先进设备增强“听力”
 
据介绍,科学家用了许多世界最先进的设备来增强65米射电望远镜的“听力”:用于接收宇宙射电信号的主反射面,由14环1008块高精度实面板组成,每块面板比镜子还光滑,精度误差不超过0.1毫米;高灵敏度的制冷接收机,在绝对温度15K(摄氏零下258度)的高真空低温下,仔细辨别来自宇宙的射电信号;并且采用高精度高频率稳定度(10—15量级)的氢原子钟,以及上海天文台自主研发的数据采集系统,采样速率高达每秒1GB……
 
跟踪特定天体可全方位转动
 
为了更好地跟踪某个特定天体,这个巨大“耳朵”还能全方位转动。专家介绍,有风吹过,或者温度、湿度的变化,都会影响它的“听力”。此外,2700吨庞大身躯所承受的重力也会使主反射面变形。所以望远镜的桩基深入地下达65米,使其能够站得稳。同时,望远镜上每4块实面板相交处,都装有先进的促动器,可以对实面板作细微调节,精度达到0.3毫米。并且它还能在包括航天工程常用波段在内的8个波段上实现1分钟快速切换观测。
 
作用
 
成为VLBI重要成员
 
权威专家评价,上海65米射电天文望远镜建成后,将成为我国甚长基线干涉网(VLBI)的重要成员,并在射电天文、天文地球动力学和空间科学等多种学科中成为我国乃至世界上一台主干观测设备,做出一流的科学成果。
 
所谓甚长基线干涉,就是将几台分布在不同地点的射电望远镜联网同时工作,通过无线电波干涉的方法,综合成一个巨大口径的“超级望远镜”,以提高天文观测的角分辨率和测量精度。
 
目前,我国的VLBI网由上海25米直径、北京50米直径、昆明40米直径和乌鲁木齐25米直径等4台射电天文望远镜,以及上海数据相关处理中心组成。在我国首次月球探测工程中,我国的VLBI网与航天测控网一起,圆满完成了嫦娥工程中的测轨任务。
 
据计算,如果用65米射电天文望远镜替代原来的上海佘山25米射电望远镜,我国VLBI网的灵敏度将提高42%;如果参加欧洲VLBI网,将使其灵敏度提高15%—35%,在中日韩三国共建的东亚VLBI网中,也将会发挥主导作用。
 
为“嫦娥三号”精确定轨
 
根据我国探月计划,到2013年,我国将发射“嫦娥三号”,同时释放月球车。届时,已建成的“佘山大耳”将发挥它的威力,参与跟踪“嫦娥三号”脚步。并与昆明、密云、乌鲁木齐的另外三台射电望远镜一起,为我国“嫦娥三号”的落月探测任务作更精确的定轨。
 
据中科院上海天文台台长洪晓瑜透露,新望远镜不但能胜任这一挑战,而且在未来更困难的火星探测中,也将发挥重要作用。据介绍利用上海65米射电望远镜组成的VLBI网,在嫦娥探月工程二期、“萤火一号”火星探测工程中,可以进行更加精确的定位和定轨,以便用更短的时间来测量航天器的瞬时位置;同时,还有望使我国摆脱对国际地球自转服务机构的依赖,在数小时内自行快速精确测量地球自转参数,以便供航天器快速精确定位和定轨。
 
可满足更遥远星球探测数据接收需要
 
此外,上海65米口径射电望远镜建成后,还将进一步推进我国嫦娥探月项目的重力异常探测,以及“萤火一号”对火星的重力探测和掩星观测;在技术上,也完全可以满足火星探测以至更遥远的木星探测、土星探测的下行科学数据接收的需要。
 
选址
 
落户佘山桃园 远离市区辐射干扰小
 
绝大多数天体离地球非常遥远,要将它们分辨出来,需要极其灵敏的“听力”。所以,大射电望远镜的观测虽然不受天气阴晴影响,但在选址中对无线电环境要求很高。调频电台、电视、手机以及其他无线电数据的传输都会对射电望远镜的观测造成干扰,就好像在交头接耳的会议上无法听清发言者讲话一样。大射电望远镜项目要求,台址半径5公里之内必须保持宁静,电磁环境不受干扰。
 
65米望远镜的选址让天文学家颇费了一番思量:既要方便值守,又要尽量避开地面辐射干扰。最终选定佘山脚下西南方的一片桃园,因为这里距城市较远,辐射干扰小;离曾为“嫦娥一号”绕月的定轨作出卓越贡献的佘山25米射电望远镜则只有4公里之遥,是个理想的观测点。
 
延伸
 
中国天文望远镜家族“高手林立”
 
LAMOST:天体光谱捕捉强手 博采天体“DNA”
 
大天区面积多目标光纤光谱望远镜LAMOST是一台横卧于南北方向的中星仪式反射施密特望远镜。
 
2008年10月,耗资2.35亿元、历时12年、有“光谱工厂”美誉的LAMOST在国家天文台河北兴隆观测站正式落成,步入系统调试、软件集成、数据处理和使用阶段。LAMOST是一架反射施密特望远镜,是世界上最大的大视场望远镜,焦面上设置4000根光纤,将超过美国,成为目前世界上获取光谱能力最强的仪器。
 
FAST:最大射电望远镜 搜索地外文明
 
世界最大的500米口径射电望远镜(FAST)是国家“十一五”拟建设的重大科学装置,于2007年7月正式立项。FAST将固定安放在贵州黔南州平塘县的大窝凼洼地中。工作时使用直径300米的照明区域,随着天体的转动,照明区域在500米的大球面上移动。FAST预计将于2014年竣工,建成后将是世界上最大的射电望远镜。地外文明的搜索将是FAST的科学目标之一。
 
CSTAR:最先登陆南极最高点 寻找超新星
 
2006年年底,我国天文学家和天文仪器专家共同提出了首台南极天文设备的研制计划,即中国南极小望远镜阵CSTAR的研制。CSTAR是由4台14.5厘米口径的大视场望远镜装在同一个机架上构成的小望远镜阵,其科学目标主要是进行变星监测及统计分析,寻找系外行星、超新星等。CSTAR于2008年1月12日顺利抵达并安装在南极内陆最高点冰穹A。2008年8月,CSTAR成功观测南极星空,并开始向国内传回图像信息。
 
CSTAR是国际天文界首次安装在南极内陆最高点冰穹A的天文望远镜。
 
 
 
 
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