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5月15日,2018年度上海市科學技術(shù)獎勵大會在上海展覽中心友誼會堂舉行,大會共授獎300項(人)。其中,“上海65米射電望遠鏡系統(tǒng)研制”項目(天馬望遠鏡,以下簡稱“天馬”),摘得2018年度科技進步獎特等獎。
走近“天馬”
在天馬山腳下,矗立著一臺65米口徑、全方位可轉(zhuǎn)動的射電望遠鏡,這就是“天馬”,它以獨特的方式,捕捉來自浩瀚宇宙的聲響,為人類“天馬行空、探索宇宙奧秘”貢獻力量。
現(xiàn)在,它已經(jīng)7歲了,“誕生”時,它曾被譽為“亞洲第一射電望遠鏡”。
項目第一完成人、中科院上海天文臺臺長沈志強介紹,“天馬”體重2700噸,身高70米,占地面積相當于8個籃球場大小。走近“天馬”,可以清晰地看到底部6組滾輪?!坝辛藵L輪,‘天馬’可以實現(xiàn)‘全方位可動’,但不是轉(zhuǎn)360度,而是通過左右270度交叉轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的?!?/p>
雖然是望遠鏡,但射電望遠鏡并不能“看到”滿天星斗和美麗星云。沈志強說:“射電天文學誕生于1933年,是用天線‘傾聽’來自宇宙的聲音,即接收特定波段的電磁信號,將原始信息提供給科學家進行數(shù)據(jù)處理,解決不同的天文學問題?!?/p>
饋源艙就是“信號接收機”,像是“天馬”的“耳朵”,它的工作波長從最長21厘米到最短7毫米共8個波段,也是我國目前工作波長可覆蓋全部厘米波段的高性能射電望遠鏡。站在饋源艙,仿佛立在“一口鍋”的中心,可以看到“鍋面”——由1008塊面板組成的直徑為65米的白色主反射面,這里有我國自主研發(fā)的第一個大型天線主反射面主動調(diào)整系統(tǒng)。
而“鍋底”有連接著面板的1104臺促動器。上海交通大學副研究員葉騫介紹,“促動器”的作用是通過控制調(diào)整面板,以實現(xiàn)望遠鏡的高效率跟蹤觀測。
“前世今生”話“天馬”
“空間觀測進入新階段,天文觀測技術(shù)必須革新。”上世紀70年代,為了改變中國天文學觀測設(shè)備和研究技術(shù)落后的現(xiàn)狀,中科院院士、上海天文臺原臺長葉叔華高瞻遠矚地提出發(fā)展甚長基線干涉測量技術(shù)(VLBI)和建造射電望遠鏡的設(shè)想。
她多方奔走,帶領(lǐng)上海天文臺在1979年、1987年先后建成6米和25米射電望遠鏡。這兩個望遠鏡可以說是“天馬”的“哥哥和姐姐”,讓中國的天文事業(yè)趕上了世界新老技術(shù)的轉(zhuǎn)換時機,很快融入了世界天文科學的發(fā)展。
隨著時代的發(fā)展,與國際先進水平相比,已有的射電望遠鏡天線口徑小、觀測頻率低,嚴重制約著未來執(zhí)行國家深空探測重大任務(wù)和開展射電天文觀測研究的能力。在葉叔華的推動下,以服務(wù)國家探月、深空探測任務(wù)和開展射電天文觀測研究為目標,從2008年起,上海天文臺肩負起研制具有多種科學用途的世界級大型射電望遠鏡系統(tǒng)的重任。
在“天馬”的測控中心內(nèi),墻上的一張張照片記錄了“天馬”誕生前的一個個重要過程:2009年6月地質(zhì)鉆探、2011年滾輪吊裝到位、2012年副反射面吊裝到位……
“這個過程培養(yǎng)和鍛煉了一支具有射電天文研究、設(shè)備研制能力的優(yōu)秀隊伍。我們的團隊夜以繼日、精誠合作,運用分別制造最后拼裝的方式,原定的6年建設(shè)周期被縮短到3年。”上海天文臺研究員劉慶會自豪地說。
“天馬”行空武功高強
專家認為,“天馬”是我國第一臺性能先進、功能齊全的全可動大型射電望遠鏡系統(tǒng),實現(xiàn)了我國建設(shè)世界級大型射電望遠鏡的目標。
“‘天馬’研制過程中攻克的關(guān)鍵技術(shù)對今后大型射電望遠鏡研發(fā)也有重要應(yīng)用價值。”沈志強表示,“天馬”凝聚了上海天文臺聯(lián)合中電54所、上海交大、中電16所等單位完成的40多項關(guān)鍵技術(shù)和集成創(chuàng)新成果。例如,實現(xiàn)了3角秒的高精度指向,并達到了在1.2~50GHz8個波段任意仰角好于50%的高效率。
目前“天馬”綜合性能指標在同類型望遠鏡中位列世界前三,建成以來,已經(jīng)成為我國深空探測器測軌定位的國之重器,極大地提升了我國探月衛(wèi)星和深空探測器測定軌能力、國際VLBI和射電天文觀測能力。
值得一提的是,2018年“天馬”為嫦娥四號保駕護航立下了“汗馬功勞”,在VLBI測定軌及中繼星天線在軌標定任務(wù)中作出了關(guān)鍵貢獻。
未來,“天馬”將繼續(xù)服務(wù)嫦娥五號、火星探測器、探月四期、小行星探測等的測定軌任務(wù);也將繼續(xù)對脈沖星、大質(zhì)量恒星、活動星系核、X射電雙星等的觀測研究。據(jù)悉,以“天馬”為基礎(chǔ),上海天文臺正積極參與建設(shè)世界上最大的綜合孔徑射電望遠鏡——“平方公里陣列射電望遠鏡”,努力推動世界天文事業(yè)的不斷發(fā)展。
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