作者:何静 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/5/15 11:09:45
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上海科技奖励大会举行 天马望远镜获“特等奖”

 

天马望远镜   汤海明摄

5月15日上午,2018年度上海市科学技术奖励大会举行,大会共授奖300项(人)。引人瞩目的是“上海65米射电望远镜系统研制”项目(天马望远镜),摘得科技进步特等奖。

走近“天马”

在毗邻佘山的天马山脚下,矗立着一台“65米口径、全方位可转动、射电望远镜”,这就是“天马”,它其以独特的方式,捕捉来自浩瀚宇宙的动静和声响,为人类“天马行空、探索宇宙奥秘”贡献力量。它已经七岁了,“诞生”的时候,它曾被誉为“亚洲第一射电望远镜”。

项目第一完成人、中科院上海天文台台长沈志强介绍,“天马”体重2700吨,身高70米,占地面积相当于8个篮球场大小。走近“天马”,可以清晰地看到底部6组滚轮。“有了滚轮,天马可以实现‘全方位可动’,但不是转360度,而是通过左右270度交叉转动实现的。”

虽然是望远镜,但是射电望远镜并不能“看到”满天星斗和美丽的星云。沈志强说,“射电天文学诞生于1933年,用天线‘倾听’来自宇宙的声音,接收特定波段的电磁信号,将原始信息提供给科学家进行数据处理,解决不同的天文学问题。馈源舱就是“信号接收机”,像是天马的“耳朵”,它的工作波长从最长21厘米到最短7毫米共八个波段,也是我国目前工作波长可覆盖全部厘米波段的高性能射电望远镜。站在馈源舱,仿佛立在“一口锅”的中心,可以看到“锅面”——由1008块面板组成的直径为65米的白色主反射面,这里有我国自主研发的第一个大型天线主反射面主动调整系统。“锅底”有连接着面板的1104台促动器。上海交通大学叶骞副研究员介绍,“促动器”的作用是通过控制调整面板以实现望远镜的高效率跟踪观测。由于在底部,要承受雨天过后积水的浸泡,“促动器”的材料是“防水”的。

“前世今生”,话“天马”

“空间观测进入新阶段,天文观测技术必须革新”。上世纪70年代,为了改变中国天文学观测设备和研究技术落后的现状,中科院院士、上海天文台原台长叶叔华高瞻远瞩地提出发展甚长基线干涉测量技术(VLBI,very long baseline interferometry)和建造射电望远镜的设想。她多方奔走,带领上海天文台在1979年、1987年先后建成6米和25米射电望远镜。这两个望远镜可以说是“天马”的哥哥和姐姐,让中国的天文事业赶上了世界新老技术的转换时机,很快融入了世界天文科学的发展。

随着时代的发展,与国际先进水平相比,已有的射电望远镜天线口径小、观测频率低,严重制约着未来执行国家深空探测重大任务和开展射电天文观测研究能力。在叶叔华院士的推动下,以服务国家探月、深空探测任务和开展射电天文观测研究为目标,从2008年起上海天文台肩负起研制具有多种科学用途的世界级大型射电望远镜系统的重任。

在天马望远镜的测控中心内,墙上的一幅幅照片记录了“天马”诞生前的一个个重要过程:2009年6月地质钻探、2011年滚轮吊装到位、2012年副反射面吊装到位……对于天马望远镜的每个重要时间节点,当年的首席科学家沈志强如数家珍:“2008年10月底立项、2009年12月29日奠基、2010年3月19日开始现场建设,2012年10月28日落成。”

“这个过程培养和锻炼了一支具有射电天文研究、设备研制的优秀队伍。我们的团队夜以继日、精诚合作,运用分别制造最后拼装的方式,最后原定的6年建设周期被缩短到3年。”上海天文台刘庆会研究员自豪地说。

“天马”行空,武功高强

专家认为,天马望远镜是我国第一台性能先进功能齐全的全可动大型射电望远镜系统,实现了我国建设世界级大型射电望远镜的目标。

“天马望远镜研制过程中攻克的关键技术对今后大型射电望远镜研发也有重要应用价值。”沈志强表示,天马望远镜凝聚了上海天文台联合中电54所、上海交大、中电16所等单位40多项关键技术和集成创新成果。例如,首次建成了性能先进功能齐全的全可动大型射电望远镜系统,实现了3角秒的高精度指向,并达到了在1.2-50GHz八个波段任意仰角好于50%的高效率。

目前“天马”综合性能指标在同类型望远镜中位列世界前三,建成以来,已经成为我国深空探测器测轨定位的国之重器,极大地提升了我国探月卫星和深空探测器测定轨能力、国际VLBI和射电天文观测能力。值得一提的是,2018年“天马”为“嫦娥四号”保驾护航立下了“汗马功劳”,在VLBI测定轨及中继星天线在轨标定任务中做出了关键贡献。

“天马”先后入选中国十大科技进展新闻、国防科技工业十大新闻、 十大天文科技进展、中科院改革开放40年40项标志性重大科技成果并荣登上海十大科技进展榜首。

未来,“天马”将继续服务嫦娥五号、火星探测器、探月四期、小行星探测等的测定轨任务;也将继续脉冲星、大质量恒星、活动星系核、X射电双星等的观测研究。据悉,以“天马”为基础,上海天文台正积极参与建设世界上最大的综合孔径射电望远镜——“平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array,SKA),努力推动世界天文事业的不断发展。

 
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