• 遙望月亮之上 橫跨東西的深空探測“巨眼”開建
    發布時間:2023-11-13  文章來源:中國新聞網 點擊:435
      望遠鏡項目建設人員在日喀則打井取水。中國科學院上海天文臺供圖
      
      科研人員冒著風雪在長白山林道上進行電磁環境測量。中國科學院上海天文臺供圖
      
      長白山40米口徑射電望遠鏡施工前的站址環境。中國科學院上海天文臺供圖
      
      一段時間以來,橫跨東西的深空探測“巨眼”陸續開建引發關注:9月15日,中國科學院上海天文臺40米口徑射電望遠鏡項目,在西藏自治區日喀則市西約35公里處觀測站址正式開工;10月11日,長白山40米口徑射電望遠鏡建設項目在吉林省長白山保護開發區舉辦項目推進與科學研討會,建設工作也在緊鑼密鼓地進行。
      
      “根據國家重大專項探月工程四期的部署,為了應對多個月球與深空探測器的觀測需求,我們獲得國家批復在西藏日喀則、吉林長白山分別建設一臺40米口徑射電望遠鏡。建成后將形成‘六站一中心’的雙子網VLBI(甚長基線干涉測量)測軌分系統。”中國科學院上海天文臺臺長沈志強對中青報·中青網記者說。
      
      人類從未停止對未知的探索。在這個過程中,科學家的目光總是投向神秘而迷人的月球。探月工程四期,就是在我國對月球多次探測的基礎上,為進一步認識和理解月球以及更遙遠的深空而提出來的。
      
      在西藏日喀則海拔約4100米的山嶺間,在吉林長白山浩瀚森林中,兩只巨大的“眼睛”即將出現在蒼穹之下,與之前已經建好的4只“眼睛”,一起遙望月亮之上,甚至望向火星、木星,或許還可以看得更遠。
      
      從“光學望遠鏡”到“射電望遠鏡”
      
      正在日喀則建設的40米口徑射電望遠鏡,是一架大型全可動高精度多用途射電望遠鏡,未來計劃配備8個波段致冷接收機,具有1千兆赫茲到100千兆赫茲的觀測能力。
      
      “西藏日喀則天文觀測條件優越,為VLBI長基線、高精度測量提供了得天獨厚的條件。相信40米射電望遠鏡項目的建成,能夠更好地滿足多目標跟蹤測量的需求,確保探月和深空探測任務的順利實施。”中國科學院副院長、黨組成員丁赤飚在項目啟動會致辭中說。
      
      1932年,美國無線電工程師卡爾·央斯基用無線電天線探測到來自銀河系中心人馬座方向的射電輻射,打開了人類在傳統光學波段之外進行天文觀測的第一個窗口,標志著射電天文學誕生。
      
      20世紀60年代,高穩定原子頻標技術和高速磁記錄技術不斷發展,射電天文學家在傳統的連線干涉儀基礎上,創建了以“獨立本振”和“磁介質記錄”為特點的VLBI技術。此后,美國、歐洲、日本、澳大利亞等地的VLBI網相繼投入使用。
      
      20世紀80年代,在中國科學院院士葉叔華的帶領下,上海天文臺建立了我國第一臺25米口徑的射電望遠鏡,開啟了我國射電干涉測量技術的發展之路。
      
      “2004年我國探月工程正式立項,上海天文臺主動提出,將天文觀測領域的甚長基線干涉測量技術用于月球探測器的精密測定軌。”沈志強說。
      
      自2007年起,上海天文臺牽頭建立VLBI測軌分系統,此后的十幾年中,測量精度和實時性逐漸提高,圓滿完成了嫦娥一號到嫦娥五號,以及天問一號的VLBI測定軌任務。
      
      中國科學院所屬中國VLBI網基于自主技術建設,在國際上首次將實時VLBI技術用于月球與深空探測器的高精度測定軌、定位,在探月工程歷次任務和首次火星探測任務中都“發揮了不可替代的重要作用”。
      
      2021年12月,探月工程四期任務正式立項。等到西藏日喀則、吉林長白山兩臺新的40米口徑望遠鏡建成,將形成新的望遠鏡陣列,繼續參與到我國深空探測的重大任務中去。
      
      據沈志強介紹,每3臺望遠鏡能夠組成一個VLBI網的最小組網配置。之前,我國月球與火星探測測控系統VLBI測軌分系統,包括北京密云、新疆烏魯木齊、云南昆明和上海天馬4個臺站以及上海數據處理中心,簡稱“四站一中心”。
      
      未來的“六站”與原先的“四站”不同,將不再包含原來的北京密云站。日喀則和長白山兩臺40米射電望遠鏡建成后,將與上海65米天馬望遠鏡、上海25米佘山望遠鏡、云南昆明40米望遠鏡、烏魯木齊南山26米望遠鏡和上海VLBI數據處理中心一起,共同構成中國科學院上海天文臺的“六站一中心”觀測網。
      
      從“高原戈壁”到“林海雪原”
      
      相對于上海天馬望遠鏡的經度位置,長白山望遠鏡向東增加了6.6度,將比天馬望遠鏡早26分鐘捕獲到深空目標。
      
      由于VLBI技術本身的特點,望遠鏡之間的距離越長,基線也就越長,所形成“虛擬望遠鏡”的等效口徑就越大,多個望遠鏡聯合觀測的分辨本領也越高。長白山和日喀則,兩臺望遠鏡東西相顧,把我國原有的VLBI網基線,從3200公里拉長到了3800公里,讓最大角分辨率提升了18%。
      
      日喀則地處西藏高原,平均海拔超過4000米。在這里,天高云淡,空氣稀薄,人煙稀少,電磁波干擾也少。
      
      獨特的環境條件,使得日喀則成為天文觀測的理想之地??茖W家們相信,在這樣的環境中,射電望遠鏡能夠更敏銳地捕捉到來自宇宙深處的微弱信號,幫助人類更深入地了解宇宙的奧秘。
      
      從選址、定界、水電配套建設,到土地劃撥等各個方面,科學家們都面臨諸多挑戰。
      
      2019年4月,西藏科技廳的工作人員前往現場進行考察。那是一片尚未被開發的地方,烈日炙烤下,放眼望去更多的是沙礫和巖石。當年12月,選址組測量和圈出了征地區域,并用木樁和彩旗標記。
      
      兩年后,上海市科學技術委員會的工作人員也來這里進行了現場考察。此后,日喀則觀測站的氣象站建設并投入使用。緊接著,塔基和觀測樓的方案設計完成,隨后是北線電力設施的建設和測試。
      
      高原地區環境條件惡劣,施工難度大,對施工人員的專業技能和身體素質都是極大的考驗。由于地理位置的特殊性,物資運輸和設備安裝,也都讓施工者面臨巨大的挑戰。
      
      井打下去,站址才有水;電線桿立起來,站址才有電。
      
      地質詳勘工作也在進行著。環境鉆探機扎進地里,把巖芯一管一管抽出來,供相關專家研究判斷,確定當地的地質條件,能夠滿足40米口徑射電望遠鏡樁基的承載要求。
      
      按照計劃,日喀則望遠鏡將在今年年底前完成天線塔基地下部分建設,2024年底前具備初步觀測能力。2025年年底前,觀測站整體竣工。
      
      與日喀則望遠鏡遙遙相望的長白山望遠鏡,預計能在2024年年底前具備初步觀測能力,它也將成為我國最東邊的射電望遠鏡。按照計劃,未來它將配備7個波段高靈敏度致冷接收機,實現700兆赫茲至50千兆赫茲連續頻譜覆蓋,以及S/X雙頻段同時觀測,具備升級到86千兆赫茲觀測的潛力。
      
      與高原的缺氧和紫外線不同,長白山格外缺乏陽光的關照,冬季寒冷又漫長。每年11月,保護開發區內就成了一片“林海雪原”,氣溫逐漸降至零下二三十攝氏度,甚至更低。嚴寒襲來,土地凍結,根本無法施工,要一直等到來年4月開春“解凍”。
      
      一年只有不到一半的時間適合施工,在這樣的情況下,為確保在2024年年底前完成長白山望遠鏡及其臺站建設,項目團隊不得不爭分奪秒。
      
      在不久的將來,兩臺望遠鏡將共同助力中國VLBI網具備“雙子網、雙目標”能力。
      
      從“重大工程”到“科學探測”
      
      據上海天文臺專家介紹,長白山望遠鏡的天線系統采用全實面面板,單塊面板精度優于80微米,主反射體面型精度優于0.3毫米;最高指向精度優于5角秒;采用整體保溫技術,主反射體背架用保溫材料包裹,確保望遠鏡在東北的嚴寒環境中正常運行。
      
      日喀則望遠鏡項目開工當天,丁赤飚提出,希望在完成項目建設的同時,也能發揮科技設施的“磁力”效應,集聚、培養頂尖科技人才扎根西部。依托該項目,當地可以打造航天工程和天文科普基地,推動經濟、科學、文化、教育和旅游發展。
      
      在葉叔華看來,嫦娥系列探月工程、天問一號火星探測工程以及天宮空間站等一系列航天領域重大工程的實施,彰顯了我國航天領域蓬勃發展的強大力量。
      
      “在這些重大深空探測任務順利實施的同時,我國天文基礎探測領域也在悄然發生著重大變革。”她說。
      
      貴州的FAST“中國天眼”、四川稻城的“圓環陣太陽射電成像望遠鏡”、新疆奇臺的110米口徑全向可動射電望遠鏡……一批重大科學基礎設施陸續建設,葉叔華相信,新的射電望遠鏡建成后,在探月工程以及小行星、火星、木星等深空探測任務中,也會發揮重要作用。
      
      VLBI網的建成,還將有助于提升我國射電天文科學研究能力,推動科學家在超大質量黑洞等一系列天文學前沿領域的研究中取得更多創新性成果。
      
      深空探測的規劃足夠長遠,來自中國的科學家將遙望月亮,然后是火星、木星,乃至整個太陽系。
     
    來源:中國青年報  
    記者:張渺 
    av天堂久久天堂av色综合_无码毛片一区二区三区_ww免费精品久久_亚洲一区二区三区日本久久九