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S.HT-F100B. 65米射电望远镜在上海佘山落成纪念

 远飞所想之书馆 2019-03-08

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S.HT-F100B. <wbr>65米射电望远镜在上海佘山落成纪念

F100B  65米射电望远镜在上海佘山落成纪念

2012.10.28发行              全套1枚          印量枚

(1-1)贴“太阳鸟”个性化邮票1枚

盖 上海松江2012.10.28.16天马山(2)邮政日戳销票

65米射电望远镜在上海佘山落成2012.10中国.上海”纪念戳

     图案:射电望远镜

纪念封规格:220×110mm             纪念封、戳设计者:许大舟

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

     发行:上海航天局集邮协会

     注:因编号搞错,加B以示区别。

 

    上海65米射电望远镜,是国内领先、亚洲最大、国际先进、总体性能在国际上同类项望远镜中名列前4名的全天线可转动的大型射电望远镜。

  通过中国科学院上海市的“院市合作”,在上海松江佘山基地建设一台65米口径全方位可动的大型射电天文望远镜系统,确保圆满完成探月工程二期和三期的VLBI测轨和定位任务,在今后我国各项深空探测、天文学研究中发挥重要作用,为进一步提升我国基础研究的实力奠定科学研究基础,为更好地满足国家的战略需求做好储备。

  新建65米天线系统具有主动面调整系统、8个波段的双极化接收机(L、S、C、X、Ku、K、Ka 和 Q波段)、VLBI数据采集终端、氢原子钟和时频比对设备等。70米,重达2600多吨。

 

    2008年6月2日,中科院基础局和国家天文台在上海组织了天文专家评审,得到了专家一致的支持,认为:“拟建的上海65米射电望远镜是一台亚洲最大、国际先进的射电望远镜,将成为国际VLBI网的主干设备,大大提高中国VLBI网的测量能力。

  该望远镜是执行探月工程二期VLBI测轨和定位不可或缺的关键设备,还可以承担我国将来的各项深空探测任务。不仅如此,它可以在1.8GHz以上频带上成为国际上天体物理研究名列前茅的射电望远镜,与国家大科学工程FAST的观测波段互相补充,符合中国射电天文发展的整体布局。

2008年11月,该项目得到了上海市科委的科研计划项目经费支持,上海天文台按上海市相关规定组织人员,完成了任务书和预算书编制。2008年11月20日,上海天文台与上海市科委签订了上海65米射电望远镜系统研制合同,课题总经费为9400万元,2008年首期拨付4900万元。

2012年10月26日下午,上海65米射电望远镜成功在18厘米波段开展了首次试观测。项目组在中电集团54所同事的积极配合下,成功开展了对恒星羟基脉泽的试观测。在观测过程中,工程师们耐心细致地作准备工作,和科研人员一道研究方案,讨论技术难题,尝试各种思路,一直工作到晚上8点多,最终成功捕获到Cyg A的信号,随即探测到来自W3(OH)的羟基谱线,极大地鼓舞了所有在场的参试人员,激动之情溢于言表。其它三个源(W51M、W75N和W49N)的羟基谱线以及连续谱源Cas A也相继被观测到。射电望远镜的调试过程是紧张曲折的,而实验结果是振奋人心的。此次首个试观测的成功标志着望远镜的机电系统能够正常运转,为下一步开展天文实验和科研工作打下了良好的基础。

 

射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。射电望远镜的外形差别很大,有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜,有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜,有射电望远镜阵列,还有金属杆制成的射电望远镜。

经典射电望远镜的基本原理是和光学反射望远镜相似,投射来的电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦,因此,射电望远镜天线大多是抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不大于λ/16~λ/10,该望远镜一般就能在波长大于λ的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测,可以用金属网作镜面;而对厘米波和毫米波观测,则需用光滑精确的金属板(或镀膜)作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波,必须达到一定的功率电平,才能为接收机所检测。目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达 10 ─20瓦。射频信号功率首先在焦点处放大10~1﹐000倍﹐并变换成较低频率(中频),然后用电缆将其传送至控制室,在那里再进一步放大﹑检波,最后以适于特定研究的方式进行记录﹑处理和显示。

天线收集天体的射电辐射,接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式,终端设备把信号记录下来,并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度,前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力,后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度。

1931年,美国贝尔实验室的央斯基用天线阵接收到了来自银河系中心的无线电波。随后美国人格罗特·雷伯在自家的后院建造了一架口径9.5米的天线,并在1939年接收到了来自银河系中心的无线电波,并且根据观测结果绘制了第一张射电天图。射电天文学从此诞生。雷伯使用的那架天线是世界上第一架专门用于天文观测的射电望远镜。

根据天线总体结构的不同,射电望远镜按设计要求可以分为连续和非连续孔径射电望远镜两大类。

连续孔径主要代表是采用单盘抛物面天线的经典式射电望远镜。

非连续孔径以干涉技术为基础的各种组合天线系统。20世纪60年代产生了两种新型的非连续孔径射电望远镜——甚长基线干涉仪和综合孔径射电望远镜,前者具有极高的空间分辨率,后者能获得清晰的射电图像。世界上最大的可跟踪型经典式射电望远镜其抛物面天线直径长达100米,安装在德国马克斯·普朗克射电天文研究所;世界上最大的非连续孔径射电望远镜是甚大天线阵,安装在美国国立射电天文台。

为了观测弱射电源的需要,射电望远镜必须有较大孔径,并能对射电目标进行长时间的跟踪或扫描。此外,还必须综合考虑设备的造价和工艺上的现实性。

按机械装置和驱动方式,连续孔径射电望远镜(它通常又是非连续孔径的基本单元)还可分为三种类型。

全可转型或可跟踪型可在两个坐标转动,分为赤道式装置和地平式装置两种,如同在可跟踪抛物面射电望远镜中使用的。

部分可转型可在一坐标(赤纬方向)转动,赤经方向靠地球自转扫描,又称中星仪式(见带形射电望远镜)。

固定型:主要天线反射面固定一般用移动馈源(又称照明器)或改变馈源相位的方法。

射电观测在很宽的频率范围进行,检测和信息处理的射电技术又远较光学波段灵活多样,所以射电望远镜种类繁多,还可以根据其他准则分类:诸如按接收天线的形状可分为抛物面﹑抛物柱面﹑球面﹑抛物面截带﹑喇叭﹑螺旋﹑行波﹑偶极天线等射电望远镜;按方向束形状可分为铅笔束﹑扇束﹑多束等射电望远镜;按工作类型可分为全功率﹑扫频﹑快速成像等类射电望远镜;按观测目的可分为测绘﹑定位﹑定标﹑偏振﹑频谱﹑日象等射电望远镜。关于非连续孔径射电望远镜,主要是各类射电干涉仪。

基本指标:射电天文所研究的对象有太阳那样强的连续谱射电源有辐射很强但极其遥远因而角径很小的类星体有角径和流量密度都很小的恒星也有频谱很窄角径很小的天体微波激射源等为了检测到所研究的射电源的信号将它从邻近背景源中分辨出来并进而观测其结构细节射电望远镜必须有足够的灵敏度和分辨率

灵敏度是指射电望远镜最低可测的能量值,这个值越低灵敏度越高。为提高灵敏度常用的办法有降低接收机本身的固有噪声,增大天线接收面积,延长观测积分时间等。

分辨率是指区分两个彼此靠近射电源的能力,分辨率越高就能将越近的两个射电源分开。因为两个点源角距须大于天线方向图的半功率波束宽度时方可分辨故宜将射电望远镜的分辨率规定为其主方向束的半功率宽为电波的珩射所限﹐对简单的射电望远镜它由天线孔径的物理尺寸D 和波长λ决定。

那么,怎样提高射电望远镜的分辨率呢?对单天线射电望远镜来说,天线的直径越大分辨率越高。但是天线的直径难于作得很大,目前单天线的最大直径小于300米,对于波长较长的射电波段分辨率仍然很低。因此就提出了使用两架射电望远镜构成的射电干涉仪。对射电干涉仪来说,两个天线的最大间距越大分辨率越高。另外,在天线的直径或者两天线的间距一定时,接收的无线电波长越短分辨率越高。拥有高灵敏度高分辨率的射电望远镜,才能让我们在射电波段到更远,更清晰的宇宙天体。

    特点优势:射电望远镜与光学望远镜不同,它既没有高高竖起的望远镜镜简,也没有物镜,目镜,它由天线和接收系统两大部分组成。

    巨大的天线是射电望远镜最显著的标志,它的种类很多,有抛物面天线,球面天线,半波偶极子天线,螺旋天线等。最常用的是抛物面天线。天线对射电望远镜来说,就好比是它的眼睛,它的作用相当于光学望远镜中的物镜。它要把微弱的宇宙无线电信号收集起来,然后通过一根特制的管子(波导)把收集到的信号传送到接收机中去放大。接收系统的工作原理和普通收音机差不多,但它具有极高的灵敏度和稳定性。接收系统将信号放大,从噪音中分离出有用的信号,并传给后端的计算机记录下来。记录的结果为许多弯曲的曲线,天文学家分析这些曲线,得到天体送来的各种宇宙信息。

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