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米射电望远镜落成启用,并将于2025年执行“天问二号”小行星探测任务。建成后的长白山40米射电望远镜集全实面、全可动、高精度、多用途于一体,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100GHz。
据了解,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。
那么,何为射电望远镜和甚长基线干涉测量呢?记者采访了中国科学院上海天文台相关工作人员。
射电望远镜是专门接收天体在无线电波段辐射的望远镜,能测量天体的射电辐射的强度、频谱以及偏振等参数,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,可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。
长白山40米射电望远镜使用的是旋转抛物面天线,可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”FAST虽同为射电望远镜,但因天线的不同形式,被区分为旋转抛物面射电望远镜和球面射电望远镜。
VLBI,又叫甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Inerferometry),中国VLBI网于2007年在探月工程支持下建立,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。
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%。两台望远镜将共同助力中国VLBI网具备“双子网、双目标”能力。
长白山位于我国东部,非常适合望远镜开展高频段观测,可与同期建设的日喀则望远镜形成“横跨东西”的最长基线,地质条件满足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,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,通过采用整体保温技术,确保了望远镜在东北严寒环境中正常运行。