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出品：科普中国 作者：马应秀 刘奇（中国科学院新疆天文台） 监制：中国科普博览 在生活中，人类用耳朵听取声音，通过声音了解外界发生的事情。在地球上，还有另外一种能聆听宇宙声音的“耳朵”，它就是射电望远镜。射电望远镜对自己所居住的“家”和周围的环境要求非常高，这是为什么呢？ 聆听宇宙的大耳朵——射电望远镜 射电望远镜可以帮助人类听取宇宙的“声音”，从而揭晓宇宙奥秘。但相比地球上的信号，射电望远镜接收到的宇宙信号非常微弱。打个比方，截至目前，即使将地球上所有射电望远镜接收到的信号能量加起来，仍然没有一片树叶掉落在地上的能量大。 想要聆听到如此微弱的射电信号，大耳朵射电望远镜对周围环境中电磁噪声的要求就非常苛刻，就像我们无法在人群嘈杂的环境中听见一根针掉落在地上的声音一样。 
乌鲁木齐南山26米射电望远镜 （图片来源：新疆天文台提供） 寻家之旅——解决射电望远镜的“居住”难题 怎样的家才适合射电望远镜“居住”呢？天文学家们奔波在世界各地只为给射电望远镜寻找一个合适的家。终于，这个家在新疆奇台县半截沟镇石河子村找到了。 居住在这里的主人——奇台射电望远镜（QiTai radio Telescope，QTT）已在2022年9月21日正式奠基开工建设，得到全球天文界的关注。 
QTT奠基仪式现场 （图片来源：新疆天文台提供） 下面让我们来一同参观一下奇台射电望远镜的家吧！ 新疆奇台县半截沟镇石河子村风景如画，抬头是蓝天、远方是雪山、脚下是草地。奇台射电望远镜就坐落在这三面环山的盆地中，天然的山脉阻挡了山体外部的无线电信号和电磁噪声，也降低了风速。这里气候干燥，晴天数多，光污染少。通俗来讲，这里是射电望远镜的“净土”，有着宁静的电磁噪声环境。 
QTT台址 （图片来源：新疆天文台提供） 不速之客——干扰射电望远镜的信号 尽管奇台射电望远镜找到了合适的家，但这只是第一步，一架建成的射电望远镜在得到高质量的观测数据前，还会有很多干扰射电望远镜的“不速之客”来使坏。这些“不速之客”都有哪些？有没有应对它们的办法呢？ （1）空间无线通信业务，如民用或军用卫星通信、雷达、航空无线通信业务等。这些无线电信号难以消除，但是我们可以通过一些技术手段，弄清楚发射信号的设备位置、工作频段、工作时间等相关参数，分析信号对天文观测的影响，制定高效的观测方法避开某些时段的观测，也可以通过数据处理的方法减少无线电信号对天文观测数据的影响。 雷达、卫星设备
（2）地面无线通信业务，如移动通信、广播电视、微波接力、高压输电系统及其他固定/移动无线通信业务。应对这类干扰只能选择无线电信号少的台址，同时建立无线电宁静区，对宁静区内不同区域提出不同的管理要求，如奇台射电望远镜无线宁静区（下图），核心区（东西2.5km，南北4km的矩形区域）禁止设置、使用任何无线电台（站）、严禁建设辐射电磁波的设施；限制区和协调区也有明确的建设和管理要求。 
无线通信、高压塔的干扰信号
QTT无线电宁静区 （图片来源：新疆天文台提供） （3）大家可能不知道，车辆、手机、对讲机、数码相机、智能穿戴等个人电子设备也存在不同程度的电磁辐射，也会对射电天文观测产生影响。控制此类电子设备的携带和使用，如关闭设备的无线功能或者关机。 
（4）射电望远镜建设和运行过程中，各类电子设备工作时都会产生不同频段电磁辐射，如各类计算机网络设备、望远镜转动时使用的电机及其控制系统、台站内的监视摄像头、照明、空调、办公类等设备等，就连食堂中使用的微波炉等也存在很强的电磁辐射。这些设备的辐射发射噪声是望远镜自身和台站建设中带来的无法避免的，针对此类干扰，术业有专攻，新疆天文台有一支专业的电磁兼容技术团队在研究各类信号的测量和缓解的方法。 
对付干扰源的“法宝”——电磁兼容技术 为了给大型射电望远镜提供一个更良好的“居住”环境，科学家们探索了许多抗干扰技术。其中，电磁兼容技术是对付干扰源的有效办法之一。 大型射电望远镜电磁兼容需要依靠各类电磁干扰检测、信号统计与特征分析、信号电波传播与耦合分析、电磁防护及电磁兼容设计多个环节，来减弱望远镜台址周边各类无线电信号及自身电子设备辐射发射对射电天文观测的不良影响。 想要对电磁干扰进行屏蔽，首先必须知道信号的来源和信号特征，还需要有一套成熟的电磁干扰检测系统和电磁兼容评价体系。新疆天文台电磁兼容团队研制了多场景电磁干扰检测系统，应用于南山站、奇台站及国家授时中心等科研地区。同时，科研团队也构建了大型射电望远镜电磁兼容评价体系，解决了大型射电望远镜电磁兼容控制与评估技术问题。 
高灵敏度、全自动化电磁环境监测系统 （图片来源：新疆天文台提供） 
新疆天文台暗室环境电磁兼容测量及评估系统 （图片来源：新疆天文台提供） 其次，针对望远镜自身和台址内电子设备辐射发射干扰，新疆天文台电磁兼容技术团队提出了一种低成本建筑屏蔽方法，即采用不锈钢丝网隔离建筑内部的电子设备辐射噪声，减少建筑内部电子设备辐射发射噪声对天文观测的影响。 目前，此方法已经应用在奇台射电望远镜台址的6栋建筑上，经测试其屏蔽效能显著，由此解决了大型建筑屏蔽难的技术问题。 
工艺方案及屏蔽装置研制 （图片来源：新疆天文台提供） 建筑屏蔽方案应用 （图片来源：新疆天文台提供） 目前，找到“家”的奇台射电望远镜正在建设中，其项目合同签约、天线主动面系统招标已完成。相关技术交流活动和基建也正在如火如荼地开展之中。 于无声处听宇宙——你我皆是射电望远镜的守卫者 找到优良的射电望远镜台址实属不易，找到后能够长久地保持良好的无线电环境更加困难。 相比天然的电磁干扰，人为带来的干扰影响更为显著。在工程师们努力减少信号干扰的同时，靠近射电望远镜的我们每个人都应该自觉遵守电子设备管理条例，如台址内职工及访客禁止使用数码相机、游戏机、对讲机、WiFi等电子设备及无线发射设备等。 让我们一起保护好无线电环境，从而使射电望远镜在属于它的“净土”里大显身手！ |
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