中國又建新「天眼」再奪世界第一！為何多此一舉再建射電望遠鏡？

2020-10-04 科技修仙EScat

景東120m脈衝星射電望遠鏡（JRT），歷經多年完成選址和大天線關鍵技術攻關，這臺由中科院雲南天文臺聯合多家單位，在我國西南多民族地區建設的目前世界上口徑最大的全可動低頻射電望遠鏡，終於開始啟動了。但在充分了解其之前，我們要知道什麼是射電望遠鏡？

射電望遠鏡

射電望遠鏡不同於傳統的光學望遠鏡，是一個專門的天線和無線電接收機，主要用來接收並研究來自宇宙中不同天體發出的電磁波。射電望遠鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠鏡，如貴州500米球面射電望遠鏡"天眼"（FAST）。有能夠全方位轉動的類似衛星接收天線的射電望遠鏡，如上海天馬65米射電望遠鏡。

自1939年世界上第一架，專門用於天文觀測的射電望遠鏡在一個美國人的後院誕生以來，射電望遠鏡便為天文學帶來了長足的發展。找到了被稱為"四大發現"：脈衝星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子。

天文望遠鏡的極限解析度取決於望遠鏡的口徑和觀測所用的波長。口徑越大，波長越短，解析度越高。由於射電望遠鏡的天線又不能無限做大，為提高其解析度，英國劍橋大學卡文迪許實驗室的馬丁·賴爾利用幹涉的原理，發明了綜合孔徑射電望遠鏡。其基本原理是：用相隔兩地的兩架射電望遠鏡接收同一天體的無線電波，兩束波進行幹涉，其等效解析度最高可以等同於一架口徑相當於兩地之間距離的單口徑射電望遠鏡。通過此技術，將遍布全球的射電望遠鏡綜合起來，獲得了等效口徑相當於地球直徑量級的射電望遠鏡。由此，美國建設了VLBA，歐洲建設了歐洲甚長基線幹涉測量網絡（EVN），二者組成了"全球VLBI網"，在頻率高於5GHz獲得亞毫分秒的解析度。

我們最熟悉的射電望遠鏡 天眼

天眼（FAST），這座位於貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的世界上最大的球面射電望遠鏡，成功把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣，將深空通訊數據下行速率提高100倍。

將脈衝星的時間測量精度由120納秒提高至30納秒，使中國擁有了世界上最精確的脈衝星計時陣。因脈衝星是太空飛行器使用的時間標準，憑此便能為自主導航製作世界上最準的脈衝星鍾。同時FAST也作為被動戰略雷達為國家安全服務。中國至此正式進入觀天時代。

相比而言，曾經的第一"阿雷西博望遠鏡"可就太慘了。在8月10日，用於支撐"阿雷西博望遠鏡"上方金屬平臺的三根輔助鋼纜突然斷裂！這條7.6釐米厚的鋼纜撞擊望遠鏡的反射表面，在該處造成約30米長的裂縫。 本來用於重大科研項目研究的阿雷西博，由於"重傷"而不得不停止工作，並等待維修。

"重傷"的阿雷西博


比起FAST，JRT的優勢在哪？

FAST唯一的缺憾是其探測範圍僅能覆蓋40°的天頂範圍。而景東120m脈衝星射電望遠鏡（JRT）作為全可動射電望遠鏡，正好可以將剩下那些難以探測的部分盲區劃為觀測範圍之內。而目前我國最優秀的可動射電望遠鏡——天馬65米射電望遠鏡，高70米、重2700噸。其優異的性能使其在世界上名列前4。天馬望遠鏡先後幫助完成了2012年的嫦娥二號奔小行星探測、2013年的嫦娥三號月球軟著陸、2014年的嫦娥五號飛行試驗器的VLBI測定軌任務，是探月任務中不可或缺的一環。此外，"天馬"位處多個甚長基線幹涉測量網（VLBI）的交匯處，並於2015年正式加入歐洲VLBI網成為國際VLBI網的重要成員，在第一張黑洞照片製作過程中天馬望遠鏡也做出了傑出的貢獻。

天馬65米射電望遠鏡

美國綠岸望遠鏡作為即將被中國超越的世界第一大可動射電望遠鏡，是全球首屈一指的單碟射電望遠鏡，工作波長極廣，可從米至毫米。其巨大的100米直徑收集區域，無阻礙的孔徑以及出色的表面精度在望遠鏡的整個0.1 – 116 GHz（3.0m – 2.6mm）工作範圍內提供了前所未有的靈敏度。其每年約6500小時的觀測所帶來的發現，已經數次拓寬了人類的認知。包括迄今為止發現的最大的中子星，它圍繞著其他星系包圍著原始氣體雲，圍繞著其他星系包圍著巨大的分子雲，並且在太空中存在著諸如糖之類的複雜分子等等。

美國綠岸望遠鏡

可以預料的是，本年度打算在雲南省普洱市景東縣建設的，景東120m脈衝星射電望遠鏡（JRT）將以120米的直徑一舉超越美國綠岸望遠鏡，勢必取得更高的成就。它將進行脈衝星高精度計時觀測，開展低頻引力波探測、脈衝星—黑洞物理、強引力場相對論檢驗等前沿科學研究，並進一步加強基於脈衝星的時間體系標準。

景東120m脈衝星射電望遠鏡（JRT）將彌補FAST的不足，為我國探月、探火、探金等深空探測任務提供堅實的技術支撐。一旦建設完畢，必將成為我國空間探測的又一大助力。

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