央广网北京10月14日消息(总台中国之声记者富赜)据中央广播电视总台中国之声《新闻超链接》报道,近日,由中国科学院上海天文台牵头建设的长白山40米口径射电望远镜项目正式启动。这台望远镜作为我国VLBI也就是甚长基线干涉测量网的一部分,未来将在我国的探月工程和深空探测任务中发挥重要作用。
目前,中国VLBI网是由上海65米天马望远镜、北京密云50米望远镜、云南昆明40米望远镜、乌鲁木齐南山26米望远镜和上海VLBI数据处理中心构成的“四站一中心”观测网。此外,日喀则40米射电望远镜已于9月15日开工建设,预计2024年底前观测站整体竣工。这两个望远镜的建成将现有VLBI网从“四站一中心”升级为“六站一中心”,使之同时具备“双子网、双目标”能力。
甚长基线干涉测量,原理是什么?FAST和VLBI的关系是什么?为什么选址在长白山?
VLBI,甚长甚清晰!
中国科学院上海天文台长白山观测站总工程师李斌介绍,长白山40米射电望远镜是我国VLBI网布局中的一部分。所谓VLBI,是指深空探测甚长基线干涉测量,最终目的是实现更高分辨率的观测。
分辨率等于波长与口径之比,在同等波长下,望远镜口径越大,分辨率越高。VLBI的技术原理,在于多个望远镜组合可等效于一台口径更大的望远镜。望远镜之间的距离(基线)越长,所形成的“等效口径”越大,联合观测的灵敏度和空间分辨率也越高。
目前,中国VLBI网包括上海65米天马望远镜、北京密云50米望远镜、云南昆明40米望远镜、乌鲁木齐南山26米望远镜。这4台望远镜组合在一起,相当于可以构成一个最大直径约3200公里的巨型望远镜。未来,日喀则和长白山的两台望远镜建成后,我国VLBI网最长基线将由上海到乌鲁木齐的约3200公里,拉长至长白山到日喀则的约3800公里。
与此同时,由于一个VLBI网的最小组网配置是3台望远镜,目前VLBI网4台望远镜的配置只能观测1个目标,未来6台望远镜可分成两个子网,同时观测两个目标,具备“双子网、双目标”能力,为携带多个探测器的嫦娥七号提供服务。
既有VLBI,何需FAST?
理论上而言,利用VLBI技术在地球表面组成的射电望远镜最大口径为地球直径。我国的VLBI网也是国际VLBI的重要成员,乌鲁木齐南山望远镜就参加过欧洲VLBI网(EVN)、国际VLBI服务网(IVS)、俄罗斯低频VLBI网(LFVN)等3个国际合作组织的多个观测项目。
既然如此,为何还需要建设单个口径为500米的FAST射电望远镜?李斌介绍,VLBI是为了提高望远镜的分辨率;而望远镜的灵敏度,即探测微弱射电信号的能力,受单个望远镜口径大小的影响。
不过,FAST望远镜也能与其他望远镜实现组网。2019年,FAST曾与天马望远镜成功联合观测,获得VLBI干涉条纹。但通常望远镜越大,转速越慢,因此会拉低整个观测网的观测效率。此前VLBI网的4台望远镜口径各异,也为数据处理带来了障碍,李斌表示:“希望能通过此次建设,形成标准化的设备。”
为什么是长白山?
李斌介绍,2018年我国已开始规划建设这台望远镜,从基线长度来考量,望远镜站址最初定在东北,最后一步一步确定落在长白山。整个选址的过程十分漫长,需要进行图上作业、实地踏勘、电磁环境测量等多项工作。
从实际距离来看,我国东北角到日喀则更远,即基线更长,为何最终选择了长白山?李斌表示,一方面,需要保证全年的观测时间,如果选择地区纬度越高,一定时限内观测月球的时长越短,选址长白山保证了观测时长最少在5小时以上。另一方面,星星主要在银河系,在赤道附近可以观测到更多的射电源,为与上海望远镜保持一定距离,同时又不至于纬度过高,长白山也是个不错的选择。此外,长白山海拔1000米,冬季寒冷干燥,大气透明度高,独特的区位优势能够开展高频段的观测,独立单天线工作也能取得不错的科学成果。