F100B  65米射電望遠(yuǎn)鏡在上海佘山落成紀(jì)念

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印“65米射電望遠(yuǎn)鏡在上海佘山落成2012.10中國(guó).上海”紀(jì)念戳

     圖案：射電望遠(yuǎn)鏡

紀(jì)念封規(guī)格：220×110mm             紀(jì)念封、戳設(shè)計(jì)者：許大舟

     寄自：上海                         印刷廠：上海盛杰印刷有限公司

     發(fā)行：上海航天局集郵協(xié)會(huì)

     注：因編號(hào)搞錯(cuò)，加B以示區(qū)別。

    上海65米射電望遠(yuǎn)鏡，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、亞洲最大、國(guó)際先進(jìn)、總體性能在國(guó)際上同類項(xiàng)望遠(yuǎn)鏡中名列前4名的全天線可轉(zhuǎn)動(dòng)的大型射電望遠(yuǎn)鏡。

　　通過中國(guó)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(tái)65米口徑全方位可動(dòng)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(cè)軌和定位任務(wù)，在今后我國(guó)各項(xiàng)深空探測(cè)、天文學(xué)研究中發(fā)揮重要作用，為進(jìn)一步提升我國(guó)基礎(chǔ)研究的實(shí)力奠定科學(xué)研究基礎(chǔ)，為更好地滿足國(guó)家的戰(zhàn)略需求做好儲(chǔ)備。

　　新建65米天線系統(tǒng)具有主動(dòng)面調(diào)整系統(tǒng)、8個(gè)波段的雙極化接收機(jī)（L、S、C、X、Ku、K、Ka 和 Q波段）、VLBI數(shù)據(jù)采集終端、氫原子鐘和時(shí)頻比對(duì)設(shè)備等。高70米，重達(dá)2600多噸。

    2008年6月2日，中科院基礎(chǔ)局和國(guó)家天文臺(tái)在上海組織了天文專家評(píng)審，得到了專家一致的支持，認(rèn)為：“擬建的上海65米射電望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)亞洲最大、國(guó)際先進(jìn)的射電望遠(yuǎn)鏡，將成為國(guó)際VLBI網(wǎng)的主干設(shè)備，大大提高中國(guó)VLBI網(wǎng)的測(cè)量能力。

　　該望遠(yuǎn)鏡是執(zhí)行探月工程二期VLBI測(cè)軌和定位不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，還可以承擔(dān)我國(guó)將來的各項(xiàng)深空探測(cè)任務(wù)。不僅如此，它可以在1.8GHz以上頻帶上成為國(guó)際上天體物理研究名列前茅的射電望遠(yuǎn)鏡，與國(guó)家大科學(xué)工程FAST的觀測(cè)波段互相補(bǔ)充，符合中國(guó)射電天文發(fā)展的整體布局。

2008年11月，該項(xiàng)目得到了上海市科委的科研計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持，上海天文臺(tái)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(tái)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(fèi)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(cè)。項(xiàng)目組在中電集團(tuán)54所同事的積極配合下，成功開展了對(duì)恒星羥基脈澤的試觀測(cè)。在觀測(cè)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(diǎn)多，最終成功捕獲到Cyg A的信號(hào)，隨即探測(cè)到來自W3(OH)的羥基譜線，極大地鼓舞了所有在場(chǎng)的參試人員，激動(dòng)之情溢于言表。其它三個(gè)源（W51M、W75N和W49N）的羥基譜線以及連續(xù)譜源Cas A也相繼被觀測(cè)到。射電望遠(yuǎn)鏡的調(diào)試過程是緊張曲折的，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果是振奮人心的。此次首個(gè)試觀測(cè)的成功標(biāo)志著望遠(yuǎn)鏡的機(jī)電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為下一步開展天文實(shí)驗(yàn)和科研工作打下了良好的基礎(chǔ)。

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(dòng)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(diǎn)。用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實(shí)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(zhǎng)大于λ的射電波段上有效地工作。對(duì)米波或長(zhǎng)分米波觀測(cè)，可以用金屬網(wǎng)作鏡面；而對(duì)厘米波和毫米波觀測(cè)，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(diǎn)的射電波，必須達(dá)到一定的功率電平，才能為接收機(jī)所檢測(cè)。目前的檢測(cè)技術(shù)水平要求最弱的電平一般應(yīng)達(dá) 10 ─20瓦。射頻信號(hào)功率首先在焦點(diǎn)處放大10～1﹐000倍﹐并變換成較低頻率（中頻），然后用電纜將其傳送至控制室，在那里再進(jìn)一步放大﹑檢波，最后以適于特定研究的方式進(jìn)行記錄﹑處理和顯示。

天線收集天體的射電輻射，接收機(jī)將這些信號(hào)加工、轉(zhuǎn)化成可供記錄、顯示的形式，終端設(shè)備把信號(hào)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(gè)天球上彼此靠近的射電點(diǎn)源的能力，后者反映探測(cè)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(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)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(guó)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(cè)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(cè)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(jì)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(zhǎng)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(zhǎng)達(dá)100米，安裝在德國(guó)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(guó)國(guó)立射電天文臺(tái)。

為了觀測(cè)弱射電源的需要，射電望遠(yuǎn)鏡必須有較大孔徑，并能對(duì)射電目標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤或掃描。此外，還必須綜合考慮設(shè)備的造價(jià)和工藝上的現(xiàn)實(shí)性。

按機(jī)械裝置和驅(qū)動(dòng)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(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)饋源（又稱照明器）或改變饋源相位的方法。

射電觀測(cè)在很寬的頻率范圍進(jìn)行，檢測(cè)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(cè)目的可分為測(cè)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(duì)象，有太陽那樣強(qiáng)的連續(xù)譜射電源，有輻射很強(qiáng)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(cè)到所研究的射電源的信號(hào)，將它從鄰近背景源中分辨出來，并進(jìn)而觀測(cè)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(cè)”的能量值，這個(gè)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(jī)本身的固有噪聲，增大天線接收面積，延長(zhǎng)觀測(cè)積分時(shí)間等。

分辨率是指區(qū)分兩個(gè)彼此靠近射電源的能力，分辨率越高就能將越近的兩個(gè)射電源分開。因?yàn)閮蓚€(gè)點(diǎn)源角距須大于天線方向圖的半功率波束寬度時(shí)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(duì)簡(jiǎn)單的射電望遠(yuǎn)鏡，它由天線孔徑的物理尺寸D 和波長(zhǎng)λ決定。

那么，怎樣提高射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率呢？對(duì)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(duì)于波長(zhǎng)較長(zhǎng)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(duì)射電干涉儀來說，兩個(gè)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(shí)，接收的無線電波長(zhǎng)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?cè)谏潆姴ǘ?/span>“看”到更遠(yuǎn)，更清晰的宇宙天體。

    特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：射電望遠(yuǎn)鏡與光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，它既沒有高高豎起的望遠(yuǎn)鏡鏡簡(jiǎn)，也沒有物鏡，目鏡，它由天線和接收系統(tǒng)兩大部分組成。

    巨大的天線是射電望遠(yuǎn)鏡最顯著的標(biāo)志，它的種類很多，有拋物面天線，球面天線，半波偶極子天線，螺旋天線等。最常用的是拋物面天線。天線對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡來說，就好比是它的眼睛，它的作用相當(dāng)于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中的物鏡。它要把微弱的宇宙無線電信號(hào)收集起來，然后通過一根特制的管子（波導(dǎo)）把收集到的信號(hào)傳送到接收機(jī)中去放大。接收系統(tǒng)的工作原理和普通收音機(jī)差不多，但它具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性。接收系統(tǒng)將信號(hào)放大，從噪音中分離出有用的信號(hào)，并傳給后端的計(jì)算機(jī)記錄下來。記錄的結(jié)果為許多彎曲的曲線，天文學(xué)家分析這些曲線，得到天體送來的各種宇宙信息。