长白山40米射电望远镜
长白山40米射电望远镜是中国科学院上海天文台建设的首个野外大型科技基础设施,是实现我国深空探测器精密测定轨的核心台站,显著推动我国射电天文科学事业发展。该望远镜于2019年开始在长白山地区选址,2023年9月开工建设,2024年12月落成并投入试运行,2025年6月作为正式台站参加天问二号小行星探测器发射段测轨任务,完成首秀,目前已完成天体物理、天体测量、VLBI联测超过百余次。长白山40米射电望远镜的加入显著改善了中国VLBI构型,该设备更靠近我国版图东侧,相比已投入运行的天马观测站的地理经度向东增加了6.6度,有效增加测轨弧段约26分钟,新建长白山与日喀则望远镜相距3800公里,替代原有最长的上海至乌鲁木齐3200公里基线,使中国VLBI网最为核心的等效口径及角分辨率性能指标提升18%。

图 1 中国VLBI网构型
长白山40米射电望远镜位于吉林省长白山保护开发区池西区马鞍山林场,海拔1千米。台址距离天池直线距离25公里,林海雪原,无常驻居民,具备优良的射电天文观测条件,较高的海拔和冬季寒冷干燥的气候非常适合开展厘米及毫米波段天文观测,身处密林和人迹罕至具备优良的无线电观测环境,是东北亚地区重要的天文观测设备之一,可以开展包括生命前分子在内的星际分子、天体脉泽、脉冲星、引力波等天体物理学前沿研究,特别是获得银河系北部重要天区的分子云结构、物理及动力学信息,持续获得重大科学产出。2025年7月,长白山40米射电望远镜无线电宁静区(Radio Quite Zone)保护政策落地,以望远镜台址为圆心,半径3公里的区域为核心区,3公里至7公里的环带为协调区。核心区全面禁止无线电台站、高压变电站及工业辐射设备建设,协调区则实施严格电磁兼容论证制度,是保证射电天文观测设备抵御外界电磁干扰的首要步骤,是国际电联推荐的同频、邻频干扰保护政策及消减措施,以及未来解决低轨通信卫星星座干扰的重要手段,可以切实规避射电天文观测站周边电波环境恶化风险。
长白山40米射电望远镜是一台通用型射电天文观测设备,主要特点有:采用高精度双叉臂转台式双反射面天线形式;主反射面口径40米,由468块高精度筋开槽实面板构成,单块面板精度好于80微米,主反射面面型总公差好于0.3毫米;副反射面口径3.5米,首次采用铝制一体成型工艺,面型精度好于30微米,配置有六连杆调整机构,实现副反射面五自由度调整;X波段效率在仰角15°和80°范围内好于65%,跟踪指向精度好于5角秒,天顶方向系统噪声温度约25K;采用整体保温技术,主副反射面背架、俯仰叉臂、方位舱、天线塔基全部包裹,满足长白山地区冬季最低零下40度严寒工作环境;具备主焦和卡焦双焦点,规划的六套单频接收机可以实现700MHz至50GHz连续频谱覆盖,具备升级到W波段观测能力(67-116GHz)。

图 3 长白山40米射电望远镜技术特点
长白山40米射电望远镜是我国东北边陲建设的首个面相天文领域的创新科研平台,将为我国东北科技发展带来新的机遇。长白山观测站具备建设一流科普教育基地的资质,结合月球与深空重大任务宣传航天知识和航天精神,结合南仁东、叶淑华事迹体会科学家精神,凭借良好的无线电环境和天光背景开展观星研学活动,成为航天工程和天文科普的重要基地,将对长白山地区的经济、科学、文化、教育和旅游带来更深远的意义。

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