什麼是射電望遠鏡?

2020-12-05 中國經濟網

射電望遠鏡是指觀測和研究來自天體的射電波的基本設備,可以測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量。包括收集射電波的定向天線,放大射電信號的高靈敏度接收機,信息記錄﹑處理和顯示系統等。20世紀60年代天文學取得了四項非常重要的發現:脈衝星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子,被稱為「四大發現」。這四項發現都與射電望遠鏡有關。

經典射電望遠鏡的基本原理是和光學反射望遠鏡相似,投射來的電磁波被一精確鏡面反射後,同相到達公共焦點。用旋轉拋物面作鏡面易於實現同相聚焦,因此,射電望遠鏡天線大多是拋物面。射電望遠鏡表面和一理想拋物面的均方誤差率不大於λ/16～λ/10,該望遠鏡一般就能在波長大於λ的射電波段上有效地工作。對米波或長分米波觀測,可以用金屬網作鏡面;而對釐米波和毫米波觀測,則需用光滑精確的金屬板(或鍍膜)作鏡面。從天體投射來並匯集到望遠鏡焦點的射電波,必須達到一定的功率電平,才能被接收機檢測到。檢測技術水平要求最弱的電平應達10 -20瓦。射頻信號的功率首先在焦點處放大10～1000倍﹐並變換成較低頻率(中頻),然後用電纜將其傳送至控制室,在那裡再進一步放大﹑檢波,最後以適於特定研究的方式進行記錄、處理和顯示。

天線收集天體的射電輻射,接收機將這些信號加工、轉化成可供記錄、顯示的形式,終端設備把信號記錄下來,並按特定的要求進行某些處理然後顯示出來。表徵射電望遠鏡性能的基本指標是空間解析度和靈敏度,前者反映區分兩個天球上彼此靠近的射電點源的能力,後者反映探測微弱射電源的能力。射電望遠鏡通常要求具有高空間解析度和高靈敏度!

射電望遠鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠鏡。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,有能夠全方位轉動的類似衛星接收天線的射電望遠鏡,有射電望遠鏡陣列,還有金屬杆製成的射電望遠鏡。

射電望遠鏡與光學望遠鏡不同,它既沒有高高豎起的望遠鏡鏡筒,也沒有物鏡,目鏡,它由天線和接收系統兩大部分組成。

巨大的天線是射電望遠鏡最顯著的標誌,它的種類很多,有拋物面天線,球面天線,半波偶極子天線,螺旋天線等。最常用的是拋物面天線。天線對射電望遠鏡來說,就好比是它的眼睛,它的作用相當於光學望遠鏡中的物鏡。它要把微弱的宇宙無線電信號收集起來,然後通過一根特製的管子(波導)把收集到的信號傳送到接收機中去放大。接收系統的工作原理和普通收音機差不多,但它具有極高的靈敏度和穩定性。接收系統將信號放大,從噪音中分離出有用的信號,並傳給後端的計算機記錄下來。記錄的結果為許多彎曲的曲線,天文學家分析這些曲線,得到天體送來的各種宇宙信息。(王蔚)

來源：經濟日報-中國經濟網

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