射电望远镜.doc

射电望远镜是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。包括收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录处理和显示系统等。2012年10月28日，亚洲最大的全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成。这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四，能够观测100多亿光年以外的天体，将参与我国探月工程及各项深空探测。基本原理经典射电望远镜 的基本原理是和光学反射望远镜相似，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦，因此，射电望远镜天线大多是抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不大于/16/10，该望远镜一般就能在波长大于的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测，可以用金属网作镜面；而对厘米波和毫米波观测，则需用光滑精确的金属板（或镀膜）作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波，必须达到一定的功率电平，才能为接收机所检测。目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达 10 20瓦。射频信号功率首先在焦点处放大101000倍并变换成较低频率（中频），然后用电缆将其传送至控制室，在那里再进一步放大检波，最后以适于特定研究的方式进行记录处理和显示。天线收集天体的射电辐射，接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式，终端设备把信号记录下来，并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度，前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力，后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度!射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。射电望远镜的外形差别很大，有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜，有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜，有射电望远镜阵列，还有金属杆制成的射电望远镜!1931年，美国贝尔实验室的央斯基用天线阵接收到了来自银河系中心的无线电波。随后美国人格罗特雷伯在自家的后院建造了一架口径9.5米的天线，并在1939年接收到了来自银河系中心的无线电波，并且根据观测结果绘制了第一张射电天图。射电天文学从此诞生。雷伯使用的那架天线是世界上第一架专门用于天文观测的射电望远镜!20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子，被称为“四大发现”。这四项发现都与射电望远镜有关!天文望远镜的极限分辨率取决于望远镜的口径和观测所用的波长。口径越大，波长越短，分辨率越高。由于无线电波的波长要远远大于可见光的波长，因此射电望远镜的分辨本领远远低于相同口径的光学望远镜，而射电望远镜的天线又不能无限做大。这在射电天文学诞生的初期严重阻碍了射电望远镜的发展!1960年，英国剑桥大学卡文迪许实验室的马丁赖尔（Ryle）利用干涉的原理，发明了综合孔径射电望远镜，大大提高了射电望远镜的分辨率。其基本原理是：用相隔两地的两架射电望远镜接收同天体的无线电波，两束波进行干涉，其等效分辨率最高可以等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。赖尔因为此项发明获得1974年诺贝尔物理学奖!射电天文学领域已经广泛应用长基线的干涉技术，把遍布全球的射电望远镜综合起来，获得了等效口径相当于地球直径量级的射电望远镜。美国建设了VLBA，欧洲建设了EVN，二者组成了国际VLBI网!特点优势射电望远镜与光学望远镜不同，它既没有高高竖起的望远镜镜简，也没有物镜，目镜，它由天线和接收系统两大部分组成。巨大的天线是射电望远镜最显著的标志，它的种类很多，有抛物面天线，球面天线，半波偶极子天线，螺旋天线等。最常用的是抛物面天线。天线对射电望远镜来说，就好比是它的眼睛，它的作用相当于光学望远镜中的物镜。它要把微弱的宇宙无线电信号收集起来，然后通过一根特制的管子（波导）把收集到的信号传送到接收机中去放大。接收系统的工作原理和普通收音机差不多，但它具有极高的灵敏度和稳定性。接收系统将信号放大，从噪音中分离出有用的信号，并传给后端的计算机记录下来。记录的结果为许多弯曲的曲线，天文学家分析这些曲线，得到天体送来的各种宇宙信息。主要代表当代先进射电望远镜有：以德意志联邦共和国100米望远镜为代表的大中型厘米波可跟踪抛物面射电望远镜；以美国国立射电天文台瑞典翁萨拉天文台和日本东京天文台的设备为代表的毫米波射电望远镜；以即将完成的美国甚大天线阵。贵州平塘的射电望远镜FAST是现在世界上最大口径的射电望远镜。在建项目亚洲最大2012年3月，65米口径可转动射电天文望远镜工程在上海佘山脚下紧张施工，这将是亚洲最大的该类型射电望远镜，总体性能在国际上处于第四位。据介绍，这台望远镜属于中国科学院和上海市政府重大合作项目，已于2012年10月28日在沪启动。性能参数据了解，这台65米的射电望远镜是中国科学院和上海市人民政府于2008年10月底联合立项的重大合作项目。接收范围覆盖8个波段，总体性能列全球第四这台65米的射电天文望远镜如同一只灵敏的耳朵，能仔细辨别来自宇宙的射电信号。它覆盖了从最长21厘米到最短7毫米的8个接收波段，涵盖了开展射电天文观测的厘米波波段和长毫米波波段，是中国目前口径最大、波段最全的一台全方位可动的高性能的射电望远镜，总体性能仅次于美国的110米射电望远镜、德国的100米射电望远镜和意大利的64米射电望远镜。望远镜采用的修正型卡塞格伦天线能在方位和俯仰两个方向转动，下方轨道上有6组共12个轮子驱动天线的方位转动，上方的俯仰大齿轮控制天线的俯仰运动，这使得望远镜可以以高精度指向需要观测的天体和航天器，其最高指向精度优于3角秒。望远镜的主反射面面积为3780平方米（相当于9个标准篮球场），由14圈共1008块高精度实面板拼装成，每块面板单元精度达到0.1毫米，代表了国内大尺度高精度面板设计与制造技术的最高水平。主反射面的安装则采用了国内首创的主动面技术，在面板与天线背架结构的连接处安装有1104台高精度促动器，用以补偿跟踪观测时重力引起的反射面变形，提高高频观测的天线接收效率。促动器的单位精度可达15微米，即一根头发丝直径的一半左右。望远镜坐落的轨道由无缝焊接技术全焊接而成。这是国内首次采用全轨道焊接技术，解决了轨道焊接变形等多项技术难题。 观测不易受地面电磁干扰重要功能1 探测遥远的“地外文明”2 可寻找第一代诞生的天体 3 用于太空天气预报4 带动中国制造技术发展 5 服务中国航天项目 信号距地球3.7万光年养在佘山“深闺”数年的一位探索宇宙奥秘的世界级“高手”，昨天正式“出山”。不必受限于天气的好坏，凭借它多个波段的“耳朵”，这座亚洲最大、总体性能世界第四的大型射电望远镜，可以灵敏地“倾听”来自宇宙深处各类天体发出的射电信号，进而展开测量和研究。昨天下午，该望远镜接收到了首个信号，它来自距离地球3万7千光年的区域。全球最大为了争取国际最大规模的射电望远镜合作计划来华，中国正在贵州省“筑巢引凤”，建设全球最大的射电望远镜。这是中国2007年批准立项的500米口径球面射电望远镜（FAST）项目，日前已经在贵州省开始基建，项目总投资6.27亿元，建设期5年半，2014年开光。FAST建成后，不仅将成为世界第一大单口径天文望远镜，并将在未来20年至30年内保持世界领先地位。中科院院士、原国际天文学联合会副主席叶叔华表示，FAST最大的技术成就是解决了球面镜随时变抛面镜这一难点，中国是世界上首个掌握该技术的国家。选择贵州省，是因为要做一平方公里大口径的射电望远镜，估计要有30个望远镜拼在一起。中国贵州有很多巨大的山谷，足可以放这样一个望远镜。科学家们自1994年提出项目建设规划后，就苦苦搜寻、反复论证近10年，才确认大射电望远镜FAST探测基地落户在贵州省平塘县一片名为大窝凼的喀斯特洼地。“大窝凼不仅具有一个天然的洼地可以架设望远镜，而且喀斯特地质条件可以保障雨水向地下渗透，而不在表面淤积，腐蚀和损坏望远镜”，FAST工程办公室副主任张海燕说。这里是喀斯特地貌所特有的一大片漏斗天坑群它就像一个天然的“巨碗”，刚好盛起望远镜如30个足球场面积大的巨型反射面，望远镜建成后，将会填满这个山谷。未来展望把造价和效能结合起来考虑，今后直径100米那样的大射电望远镜大概只能有少量增加，而单个中等孔径厘米波射电望远镜的用途越来越少。主要单抛物面天线将更普遍地并入或扩大为甚长基线连线干涉仪和综合孔径系统工作。随著设计工艺和校准技术的改进将会有更多更精密的毫米波望远镜出现。综合孔径望远镜会得到发展以期获得更大的空间时间和频率覆盖。甚长基线干涉系统除了增加数量外，预期最终将能利用定点卫星实现实时数据处理，把综合孔径技术同甚长基线独立本振干涉仪技术结合起来的甚长基线干涉仪网和干涉仪阵的试验，很可能孕育出新一代的射电望远镜。您见过口径达到500米