F100B
2012.10.28發(fā)行
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印“65米射電望遠(yuǎn)鏡在上海佘山落成2012.10中國.上海”紀(jì)念戳
紀(jì)念封規(guī)格:220×110mm
通過中國科學(xué)院和上海市的“院市合作”,在上海松江佘山基地建設(shè)一臺65米口徑全方位可動的大型射電天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),確保圓滿完成探月工程二期和三期的VLBI測軌和定位任務(wù),在今后我國各項深空探測、天文學(xué)研究中發(fā)揮重要作用,為進(jìn)一步提升我國基礎(chǔ)研究的實力奠定科學(xué)研究基礎(chǔ),為更好地滿足國家的戰(zhàn)略需求做好儲備。
新建65米天線系統(tǒng)具有主動面調(diào)整系統(tǒng)、8個波段的雙極化接收機(L、S、C、X、Ku、K、Ka
該望遠(yuǎn)鏡是執(zhí)行探月工程二期VLBI測軌和定位不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備,還可以承擔(dān)我國將來的各項深空探測任務(wù)。不僅如此,它可以在1.8GHz以上頻帶上成為國際上天體物理研究名列前茅的射電望遠(yuǎn)鏡,與國家大科學(xué)工程FAST的觀測波段互相補充,符合中國射電天文發(fā)展的整體布局。
2008年11月,該項目得到了上海市科委的科研計劃項目經(jīng)費支持,上海天文臺按上海市相關(guān)規(guī)定組織人員,完成了任務(wù)書和預(yù)算書編制。2008年11月20日,上海天文臺與上海市科委簽訂了上海65米射電望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)研制合同,課題總經(jīng)費為9400萬元,2008年首期撥付4900萬元。
2012年10月26日下午,上海65米射電望遠(yuǎn)鏡成功在18厘米波段開展了首次試觀測。項目組在中電集團54所同事的積極配合下,成功開展了對恒星羥基脈澤的試觀測。在觀測過程中,工程師們耐心細(xì)致地作準(zhǔn)備工作,和科研人員一道研究方案,討論技術(shù)難題,嘗試各種思路,一直工作到晚上8點多,最終成功捕獲到Cyg
射電望遠(yuǎn)鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠(yuǎn)鏡。射電望遠(yuǎn)鏡的外形差別很大,有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡,有能夠全方位轉(zhuǎn)動的類似衛(wèi)星接收天線的射電望遠(yuǎn)鏡,有射電望遠(yuǎn)鏡陣列,還有金屬桿制成的射電望遠(yuǎn)鏡。
經(jīng)典射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理是和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似,投射來的電磁波被一精確鏡面反射后,同相到達(dá)公共焦點。用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實現(xiàn)同相聚焦,因此,射電望遠(yuǎn)鏡天線大多是拋物面。射電望遠(yuǎn)鏡表面和一理想拋物面的均方誤差如不大于λ/16~λ/10,該望遠(yuǎn)鏡一般就能在波長大于λ的射電波段上有效地工作。對米波或長分米波觀測,可以用金屬網(wǎng)作鏡面;而對厘米波和毫米波觀測,則需用光滑精確的金屬板(或鍍膜)作鏡面。從天體投射來并匯集到望遠(yuǎn)鏡焦點的射電波,必須達(dá)到一定的功率電平,才能為接收機所檢測。目前的檢測技術(shù)水平要求最弱的電平一般應(yīng)達(dá)
天線收集天體的射電輻射,接收機將這些信號加工、轉(zhuǎn)化成可供記錄、顯示的形式,終端設(shè)備把信號記錄下來,并按特定的要求進(jìn)行某些處理然后顯示出來。表征射電望遠(yuǎn)鏡性能的基本指標(biāo)是空間分辨率和靈敏度,前者反映區(qū)分兩個天球上彼此靠近的射電點源的能力,后者反映探測微弱射電源的能力。射電望遠(yuǎn)鏡通常要求具有高空間分辨率和高靈敏度。
1931年,美國貝爾實驗室的央斯基用天線陣接收到了來自銀河系中心的無線電波。隨后美國人格羅特·雷伯在自家的后院建造了一架口徑9.5米的天線,并在1939年接收到了來自銀河系中心的無線電波,并且根據(jù)觀測結(jié)果繪制了第一張射電天圖。射電天文學(xué)從此誕生。雷伯使用的那架天線是世界上第一架專門用于天文觀測的射電望遠(yuǎn)鏡。
根據(jù)天線總體結(jié)構(gòu)的不同,射電望遠(yuǎn)鏡按設(shè)計要求可以分為連續(xù)和非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡兩大類。
連續(xù)孔徑主要代表是采用單盤拋物面天線的經(jīng)典式射電望遠(yuǎn)鏡。
非連續(xù)孔徑以干涉技術(shù)為基礎(chǔ)的各種組合天線系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代產(chǎn)生了兩種新型的非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡——甚長基線干涉儀和綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡,前者具有極高的空間分辨率,后者能獲得清晰的射電圖像。世界上最大的可跟蹤型經(jīng)典式射電望遠(yuǎn)鏡其拋物面天線直徑長達(dá)100米,安裝在德國馬克斯·普朗克射電天文研究所;世界上最大的非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡是甚大天線陣,安裝在美國國立射電天文臺。
為了觀測弱射電源的需要,射電望遠(yuǎn)鏡必須有較大孔徑,并能對射電目標(biāo)進(jìn)行長時間的跟蹤或掃描。此外,還必須綜合考慮設(shè)備的造價和工藝上的現(xiàn)實性。
按機械裝置和驅(qū)動方式,連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡(它通常又是非連續(xù)孔徑的基本單元)還可分為三種類型。
全可轉(zhuǎn)型或可跟蹤型:可在兩個坐標(biāo)轉(zhuǎn)動,分為赤道式裝置和地平式裝置兩種,如同在可跟蹤拋物面射電望遠(yuǎn)鏡中使用的。
部分可轉(zhuǎn)型:可在一坐標(biāo)(赤緯方向)轉(zhuǎn)動,赤經(jīng)方向靠地球自轉(zhuǎn)掃描,又稱中星儀式(見帶形射電望遠(yuǎn)鏡)。
固定型:主要天線反射面固定,一般用移動饋源(又稱照明器)或改變饋源相位的方法。
射電觀測在很寬的頻率范圍進(jìn)行,檢測和信息處理的射電技術(shù)又遠(yuǎn)較光學(xué)波段靈活多樣,所以射電望遠(yuǎn)鏡種類繁多,還可以根據(jù)其他準(zhǔn)則分類:諸如按接收天線的形狀可分為拋物面﹑拋物柱面﹑球面﹑拋物面截帶﹑喇叭﹑螺旋﹑行波﹑偶極天線等射電望遠(yuǎn)鏡;按方向束形狀可分為鉛筆束﹑扇束﹑多束等射電望遠(yuǎn)鏡;按工作類型可分為全功率﹑掃頻﹑快速成像等類射電望遠(yuǎn)鏡;按觀測目的可分為測繪﹑定位﹑定標(biāo)﹑偏振﹑頻譜﹑日象等射電望遠(yuǎn)鏡。關(guān)于非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡,主要是各類射電干涉儀。
基本指標(biāo):射電天文所研究的對象,有太陽那樣強的連續(xù)譜射電源,有輻射很強但極其遙遠(yuǎn)因而角徑很小的類星體,有角徑和流量密度都很小的恒星,也有頻譜很窄、角徑很小的天體微波激射源等。為了檢測到所研究的射電源的信號,將它從鄰近背景源中分辨出來,并進(jìn)而觀測其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié),射電望遠(yuǎn)鏡必須有足夠的靈敏度和分辨率。
靈敏度是指射電望遠(yuǎn)鏡“最低可測”的能量值,這個值越低靈敏度越高。為提高靈敏度常用的辦法有降低接收機本身的固有噪聲,增大天線接收面積,延長觀測積分時間等。
分辨率是指區(qū)分兩個彼此靠近射電源的能力,分辨率越高就能將越近的兩個射電源分開。因為兩個點源角距須大于天線方向圖的半功率波束寬度時方可分辨,故宜將射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率規(guī)定為其主方向束的半功率寬。為電波的珩射所限﹐對簡單的射電望遠(yuǎn)鏡,它由天線孔徑的物理尺寸D
那么,怎樣提高射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率呢?對單天線射電望遠(yuǎn)鏡來說,天線的直徑越大分辨率越高。但是天線的直徑難于作得很大,目前單天線的最大直徑小于300米,對于波長較長的射電波段分辨率仍然很低。因此就提出了使用兩架射電望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成的射電干涉儀。對射電干涉儀來說,兩個天線的最大間距越大分辨率越高。另外,在天線的直徑或者兩天線的間距一定時,接收的無線電波長越短分辨率越高。擁有高靈敏度、高分辨率的射電望遠(yuǎn)鏡,才能讓我們在射電波段“看”到更遠(yuǎn),更清晰的宇宙天體。