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“天马”行空,探寻未知的苍穹——天马望远镜建成4周年记
2016-10-31 | 编辑: | 【】【打印】【关闭

《解放日报》特约记者  黄海华

  九江公路1365号,佘山脚下一个不起眼的门牌号。上海65米口径全方位可动的天马望远镜,在一片秋意渐浓的庄稼地中,静静矗立着。 

  虽地处偏远,却胸怀苍穹。四年前的今天(20121028日),“天马”以“亚洲第一射电望远镜”的身份建成。一千多个日夜过去了,“天马”有了哪些新的科学发现呢?  

  所有技术指标均满足或优于预期

  站在70米高、2640吨重的“天马”脚下,可以清晰地看到望远镜底部旋转的轨道和主反射面下的俯仰装置,这才理解了什么叫“全方位可动”。其工作波长从最长21厘米到最短7毫米共8个波段,是我国目前工作波长可覆盖全部厘米波段的高性能射电望远镜。 

  搭乘工作电梯,记者来到了位于第5层高约30多米的馈源舱,8个波段的信号接收机就在这里。沿着陡立窄小的楼梯爬三层,就到了馈源舱顶部。目光所及,可谓壮观。俯视之下,正对着1008块面板组成的直径为65米的白色主反射面,像一口圆圆的“锅”。这是我国自主研发的第一个大型天线主反射面主动调整系统,通过连接着面板的1104台促动器的快速控制调整以实现望远镜的高效率跟踪观测。仰视望去,是“天马”最高处的副反射面装置。所有来自宇宙的信号,就是经由主反射面到副反射面,再到馈源舱被收集起来。 

  经测试,作为中国科学院和上海市联合立项的重大合作项目,天马望远镜系统所有技术指标均满足或优于任务书中技术指标的要求,实现了建设世界级大型射电望远镜的目标。 

  5厘米灵敏度测出月球车的动作

  几乎屏住了呼吸,数十位科研人员紧盯着VLBI中心屏幕上嫦娥三号着陆器发送的信号,直到成功着陆信号依然清晰,大家才舒心地松了一口气。201312月,“天马”全程参加了嫦娥三号VLBI实时观测任务(简单说,VLBI就是把几个望远镜联合起来,使其分辨本领与一架超大望远镜的观测效果相当)使我国VLBI观测网的灵敏度提高至2.6倍以上,时延测量误差由嫦娥二号时的1.77纳秒降至0.67纳秒,以5厘米灵敏度检测出月球车的移动、转弯等动作,以1米的精度实现了月球车相对位置的测量,为月球软着陆做出了卓越贡献。 

  天马望远镜总工程师刘庆会说,通过数据处理,嫦娥三号在月球上转弯时会“画”出一个圆弧,移动时会“拖”出一根斜线,“往往是我们先监测到了,指挥中心再宣布刚才月球车转弯或移动了,算是先睹为快吧。”  

  接下来,我国将在2017年发射首颗地月采样往返探测器嫦娥五号;2018年,月球总是背向地球的那一面将首次迎来人类的着陆探测器嫦娥四号;2020年,还将发射火星探测器,与地球最远距离超过4亿公里。“天马”将在测量这些探测器位置和速度上大显身手。   

  提高国际VLBI网的探测灵敏度

  这几天,雨一直下,天马望远镜并没有闲着,它正在参加欧洲VLBI网的联测,将持续半个月。“天马”综合性能位于世界前列,加上地处几个国际上主要VLBI网的交汇处,能有效提高国际VLBI网的探测灵敏度,成为中国VLBI网乃至东亚VLBI网的核心。 

  上海天文台VLBI国际联测联系人夏博工程师介绍,今年218日,欧洲VLBI网联测启动,原本被选为参考天线的国外射电望远镜临时出了故障,天马望远镜“临危受命”首次被选为参考天线,对参与观测的14个台站的数据进行检测,分别得到了各条基线的条纹,标志着天马望远镜的综合性能已得到国际认可。 

  东亚VLBI网是由中、日、韩三国的射电望远镜组成,目前处于综合测试和试观测阶段。天马望远镜是目前我国唯一具备毫米波VLBI观测能力的射电望远镜,它的加入不仅改善了整个观测网的UV覆盖,更重要的是借助它的高灵敏度,将东亚VLBI的探测能力提升了1倍以上。 

   “天马望远镜给了我们年轻人以机会” 

  2013年科学家在银河系中心黑洞人马A*座附近发现了一颗具有射电辐射的磁星,磁星是磁场可高达几百亿特斯拉的一类脉冲星。对它的观测研究,对探测银心黑洞周围物理环境具有重要意义。 

  天马望远镜研究团组从20146月至10月对该磁星进行了观测研究,成功捕捉到其剧烈射电爆发。闫振副研究员介绍,世界上目前只有两台射电望远镜在单脉冲水平上对该磁星进行过详尽的量化分析,其中一台是美国GBT 100米口径射电望远镜,另一台就是上海65米口径的天马望远镜。 

  碳是宇宙中含量最丰富的元素之一,在星际冷暗云核中,碳主要以碳链分子的形式存在,是研究恒星形成的重要化学探针。天马望远镜研究团组对巨蛇座分子云复合体中的一个云核进行了观测,在其中探测到了丰富的长碳链分子,这是上世纪70年代以来在星际空间探测到的第三个富含长碳链分子的云核,这一工作对于长碳链分子化学的研究以及新的长碳链分子的搜寻都具有重要意义。得益于天马望远镜的高灵敏度和高速度分辨率,其中有9条跃迁线是第一次被探测到,有2条精细结构线则是首次被分解开。李娟副研究员说,探测到长碳链分子信号那天,她激动地一夜没睡着。“听我的导师说,80年代,我们国家的观测设备特别少,不少天文专业的大学生毕业后无奈改行,我真的很感激天马望远镜给了我们年轻人机会。” 

  天马望远镜首席科学家、上海天文台副台长沈志强介绍,自2012年建成后,“天马”边调试边观测,2014年开始对国内开放,如今一年的运行时间约为6000多个小时。明年将继续对外开放观测时间。未来的运行,也将向国际水平看齐。 

    科学研究从来没有终点,“天马”还将继续把目光投向苍穹和未知。

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