探求宇宙奥秘的"森林巨眼"

近日，中国科学院上海天文台负责建设的长白山和日喀则40米射电望远镜正式落成启用，并将于2025年执行“天问二号”小行星探测任务。两站建成后，我国甚长基线干涉测量（简称“VLBI”）网将形成由现有的上海65米天马望远镜、上海25米佘山望远镜、云南昆明40米望远镜、乌鲁木齐南山26米望远镜和长白山、日喀则新建望远镜以及上海VLBI数据处理中心组成的“六站一中心”，显著改进我国VLBI的构型。

两台40米射电望远镜正式启用，不仅能更加有力地保障探月四期和深空探测任务，还将成为支撑射电天文研究观测的新利器。但还是有不少天文爱好者产生了一些疑问，什么是射电望远镜？什么是甚长基线干涉测量（VLBI）网？

射电望远镜的奥秘

射电望远镜是一种专门用来接收天体在无线电（radio）波段辐射的望远镜，能够对天体的射电辐射的强度、频谱以及偏振等参数进行测量，是捕捉宇宙中电磁波信息的重要工具。

天线作为射电望远镜的核心部件之一，可以有效地捕捉微弱的射电信号，并将其转化为可测量的电信号。当来自宇宙中的射电波到达望远镜时，电波被主反射面接收，反射到副面，副面再次反射并汇集到馈源（望远镜用来接收电波的装置系统），转换为电信号，再被接收设备进行处理，最终转化为可供研究的数据。

长白山40米射电望远镜使用的是旋转抛物面天线，可以获得较高的天线效率和接近全天区的空间观测范围，也是大型全可动射电望远镜中应用最多的形式。与“中国天眼”——位于贵州黔南州的500米口径球面射电望远镜（FAST）虽然都为射电望远镜，但是因天线的不同形式，被区分为旋转抛物面射电望远镜和球面射电望远镜。

什么是VLBI？

VLBI，又叫甚长基线干涉测量（Very Long Baseline Inerferometry），是目前天文学使用的一项高分辨率、高测量精度的观测技术。其原理就是把相距几千、上万公里的射电望远镜联合起来同时观测同一个目标源并组合成一台巨大的“虚拟望远镜”的技术。望远镜之间基线越长，这个虚拟望远镜的“等效口径”就越大，联合观测的灵敏度和空间分辨率也越高。

中国VLBI网于2007年在探月工程支持下建立。中国科学院上海天文台基于射电天文领域的深厚积累，首次将实时VLBI技术应用于嫦娥一号任务，组织中国科学院所属天文台的优势力量，建成由“四站一中心”组成的中国VLBI网，构建了测控系统VLBI测轨分系统。

长白山和日喀则两台40米射电望远镜使中国VLBI网最长基线，即“等效口径”，拓展到约3800公里，超过原有上海和乌鲁木齐之间约3200公里，可视天区提高25%，在X波段角分辨率较过去提升18%，好于2毫角秒。两台望远镜将共同助力中国VLBI网具备“双子网、双目标”能力。

长白山“森林巨眼”的奥秘与使命

吉林长白山位于我国东部，可以与同期建设的日喀则望远镜形成“横跨东西”的最长基线。

长白山冬季空气干燥，晴天数多，非常适合望远镜开展高频段观测，经过地质勘查，地质条件能够满足40米射电望远镜桩基承载要求。

“长白山40米口径射电望远镜采用了全实面转台式天线的结构保型、全数字化控制技术等关键技术，大幅度提升面型精度。”中国科学院上海天文台长白山观测站总工程师李斌介绍说，天线系统采用全实面面板，单块面板精度优于80微米，主反射体面型精度优于0.3毫米；最高指向精度优于5角秒，望远镜采用整体保温技术，主反射体背架用保温材料包裹，确保望远镜在东北的严寒环境中正常运行。

建成后的长白山40米射电望远镜将是一台集全实面、全可动、高精度、多用途于一体的射电望远镜。该望远镜将装备7个波段的高灵敏度制冷接收机，覆盖从700MHz至50GHz的连续频谱，并支持双频段同步观测，观测波段最高还可拓展至100 GHz。（本文由中国科学院上海天文台科学性把关）

来源：彩练新闻

作者：吉林日报全媒体记者 郑玉鑫

责编：金馨鑫

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