天马望远镜——守望太空之“眼” |上海科技奖


作者:吴正彬
编辑:吴正彬
时间:2019-05-15 18:22

1932年,来自银河系中心的射电辐射被首次发现,打开了人类观测宇宙的新窗口。

为了执行国家深空探测任务和开展射电天文观测,我国此前曾先后建设了口径为25米至50米等4面射电望远镜,但与国际先进水平相比,这些射电望远镜口径小、观测频率低,严重制约了未来执行国家深空探测任务和开展射电天文观测的研究能力。由此,上海65米射电望远镜,即天马望远镜应运而生。

在5月15日揭晓的2018年度上海市科学技术奖中,天马望远镜系统研制项目获得了科技进步特等奖。

天马助力“嫦娥”登月

天马望远镜位于上海市松江区天马山附近,高70多米,重2640多吨,远远望去就像一个巨型卫星天线,或者说是一口巨锅。其工作波长从最长21厘米到最短7毫米共8个波段,是我国第一台性能先进、功能齐全、全方位可转动的大型射电望远镜系统。

通俗的说,天马望远镜可以通过接收电波来观测到100多亿光年外的天体,自建成以来,它已成为我国的主力测站,先后参加并完成了2012年嫦娥二号奔小行星探测、2013年嫦娥三号月球软着陆、2014年嫦娥五号飞行试验器的VLBI(甚长基线干涉测量)测定轨任务以及2018年5月嫦娥四号中继星VLBI测定轨任务。

在去年执行嫦娥四号任务时,天马望远镜发挥了其快速、强大的数据处理能力——每5秒钟打包数据一次、并在30秒之内完成数据处理,成为了解决中继星“鹊桥”天线在轨标定技术难题的唯一地面测站。换言之,它是“嫦娥奔月”时紧盯其轨道变化的“眼睛”,为世界上首次实现月球背面软着陆探测做出了不可替代的贡献。

首张黑洞照片也有它功劳

作为目前国内VLIB台站中唯一具备43G频段观测能力的射电望远镜,天马望远镜与韩国、日本的几个台站组成东亚VLBI网开展各种天文观测。它的加入,也使东亚VLBI的成图质量提高了53%,在黑洞等致密天体研究中发挥了关键作用。

据了解,天马望远镜目前已在脉冲星和谱线射电天文研究中取得了一系列原创性成果。

在脉冲星观测研究中,天马望远镜在运行初期便成功捕捉到了银河系中心黑洞附近磁星的射电爆发。要知道宇宙中仅有四颗已知磁星具有射电辐射,因此这一发现为磁星的研究提供了重要观测结果。

上月,世界首张黑洞照片公布——就是那张像甜甜圈的黑洞照片。事实上,这张黑洞照片的公布,也有天马望远镜的一份功劳,因为其主导的东亚VLBI网在其它频率开展了长期跟踪协同观测,获取了7毫米、13毫米波段的图像,在一些精确参数的确定上,为最后结果给出了很好的约束条件。

未来将继续守望太空

据介绍,自2012年落成以来,天马望远镜已稳定运行七年,完全自主设计的主动面系统故障率仅为0.3%。天马望远镜系统综合性能指标在同类型望远镜中位列世界前三,极大地提升了我国探月卫星和深空探测器测定轨能力、国际VLBI和射电天文观测能力。

天马望远镜首席科学家、上海天文台台长沈志强说,天马望远镜最初设定的目标是,测量精度误差要小于0.3毫米,实际则控制在了0.28毫米。天马望远镜所有技术指标均满足或优于任务书中技术指标要求,实现了建设世界级大型射电望远镜的目标。

未来,天马望远镜将继续守望太空,继续服务嫦娥五号、火星探测器、探月四期(我国的月球极区探测计划)、小行星探测等的测定轨任务。天马望远镜也将继续脉冲星、大质量恒星形成和演化、活动星系核、X射电双星等的观测研究。


图片:朱影影
来源:周到