兩大射電望遠(yuǎn)鏡睜開“巨眼” 如何助力我國月球與深空探測？

中國科學(xué)院上海天文臺昨天（27日）在上海松江、西藏日喀則、吉林長白山三地同步舉行日喀則和長白山40米射電望遠(yuǎn)鏡落成啟用儀式。兩個(gè)新建站位于我國西南、東北，建成后將顯著改進(jìn)我國甚長基線干涉測量網(wǎng)的構(gòu)型，由“四站一中心”升級為“六站一中心”。

這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡有著怎樣的性能優(yōu)勢？“六站一中心”的中國甚長基線干涉測量網(wǎng)將如何助力我國月球與深空探測？

97歲的上海天文臺名譽(yù)臺長、中國科學(xué)院院士葉叔華通過視頻表達(dá)了激動之情。作為中國VLBI網(wǎng)建設(shè)的奠基者之一，她見證了中國VLBI網(wǎng)從無到有，到越來越強(qiáng)的發(fā)展歷程。

中國科學(xué)院上海天文臺于2023年9月相繼啟動了位于吉林長白山和西藏日喀則兩地的40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)項(xiàng)目。中國科學(xué)院上海天文臺研究員洪曉瑜說，團(tuán)隊(duì)僅用1年零3個(gè)月的時(shí)間建成了這兩臺望遠(yuǎn)鏡。

洪曉瑜：我們選址有多方面的因素，一個(gè)是無線電環(huán)境要好，另外還要一個(gè)氣候條件也要相對適中，還有一個(gè)可及性，地震各種方面都要有所考慮。所以綜合起來的話，我們定在長白山，在日喀則那個(gè)地方也是一樣。結(jié)合我們原來原有的廓形，我們有上海、昆明、烏魯木齊，等效于一個(gè)占我國這么大國土面積的望遠(yuǎn)鏡，對深空探測以及天文觀測都有一個(gè)很好的作用。

兩地建設(shè)條件異常艱苦，一個(gè)是在海拔4100米的高原，一個(gè)是在經(jīng)常面臨零下20多度低溫的東北，建設(shè)團(tuán)隊(duì)克服高原反應(yīng)、極端低溫等困難，如期完成建設(shè)，如期開展天線驗(yàn)收和試觀測工作，成功獲得VLBI干涉條紋。中國科學(xué)院上海天文臺射電天文科學(xué)與技術(shù)研究室主任鄭為民介紹，長白山和日喀則40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡采用了很多新技術(shù)，性能好于其他望遠(yuǎn)鏡。

鄭為民：望遠(yuǎn)鏡大量采用了新的技術(shù)，比如說望遠(yuǎn)鏡的保型設(shè)計(jì)，高精度的面板，主動的封面，還有一個(gè)就是全望遠(yuǎn)鏡溫控，所以這兩臺望遠(yuǎn)鏡看起來它的線條上非常的流暢，非常的漂亮。兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡的性能，都超過了原有的設(shè)計(jì)的指標(biāo)，是我們國家目前性能最高的一個(gè)望遠(yuǎn)鏡。

鄭為民表示，這兩臺望遠(yuǎn)鏡的加入，使得中國VLBI網(wǎng)最長基線即“等效口徑”由原有上海和烏魯木齊之間約3200公里，拓展到約3800公里，可視天區(qū)提高25%，在X波段角分辨率較過去提升18%，好于2毫角秒。兩臺望遠(yuǎn)鏡將共同助力中國VLBI網(wǎng)具備“雙子網(wǎng)、雙目標(biāo)”能力。

鄭為民：我們現(xiàn)在的四個(gè)站理論上就為了可靠性和覆蓋率的關(guān)系，具備三保四的這樣一個(gè)特點(diǎn)，但是它的最大的跟蹤目標(biāo)只能跟蹤一個(gè)天區(qū)。所以我們現(xiàn)在增加了長白山和日喀則兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡，它就可以與現(xiàn)在的四個(gè)望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成“六站雙子網(wǎng)”的最小的配置，能夠解決不同天區(qū)雙目標(biāo)的測量的需求，這樣一個(gè)網(wǎng)的形成可以使我們現(xiàn)在的測控的能力倍增。

自20世紀(jì)70年代開始，葉叔華牽頭組建中國VLBI網(wǎng)，經(jīng)過一代代科技工作者的不懈努力，如今“六站一中心”中國VLBI網(wǎng)建成。葉叔華深感國家日益強(qiáng)大，科技不斷發(fā)展。

葉叔華：在這個(gè)重大的深空探測任務(wù)順利實(shí)施的同時(shí)，我國的天文基礎(chǔ)探測領(lǐng)域也在悄然發(fā)生重大的變革。貴州的FAST、四川領(lǐng)域的圓環(huán)陣列太陽射電望遠(yuǎn)鏡、新疆奇臺110米口徑的全可動射電望遠(yuǎn)鏡……一批重大基礎(chǔ)設(shè)施先后建設(shè)。我們作為創(chuàng)始成員國，參加了國際大科學(xué)工程，平方公里SKA的建設(shè)。我相信日喀則和長白山40米射電望遠(yuǎn)鏡建成啟用以后，一定會在探月工程以及小行星、火星、木星的深空探測任務(wù)當(dāng)中起到重大的作用。

中國科學(xué)院上海天文臺臺長沈志強(qiáng)表示，兩臺40米射電望遠(yuǎn)鏡的建成，對提升我國射電天文科學(xué)研究能力，推動中國在超大質(zhì)量黑洞、致密天體快速時(shí)變及引力波電磁對應(yīng)體、銀河系動力學(xué)研究、高精度天地一體化參考架等一系列天文學(xué)前沿領(lǐng)域的研究，都有重大的作用。

沈志強(qiáng)：最直接的影響就是我們將來能夠同時(shí)對兩個(gè)不同的探測器進(jìn)行測定軌，這樣有效提升支撐我們國家后續(xù)的月球探測以及小行星探測，還有火星等等探測任務(wù)的需求。同樣的因?yàn)樾碌膬蓚€(gè)成員加入，網(wǎng)的能力是有效地提升了，對射電天文的研究也會帶來新的機(jī)遇。