兩臺(tái)新望遠(yuǎn)鏡將為中國(guó)探月工程提供保障

近日，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)長(zhǎng)白山40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡在吉林長(zhǎng)白山正式啟動(dòng)建設(shè)。無獨(dú)有偶，9月中旬，在距此地直線距離約3800公里的西藏日喀則，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)日喀則40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡也開始了建設(shè)。據(jù)了解，這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡建設(shè)完成后，將進(jìn)一步提升中國(guó)現(xiàn)有甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）網(wǎng)的構(gòu)型和觀測(cè)能力，同位于新疆烏魯木齊、云南昆明、上海天馬山與佘山觀測(cè)臺(tái)站的望遠(yuǎn)鏡一道“凝望”太空，為中國(guó)的探月工程作出貢獻(xiàn)。

探月工程為何需要望遠(yuǎn)鏡的保障？這得從VLBI技術(shù)說起。“VLBI是一項(xiàng)射電干涉測(cè)量技術(shù)，可以用于獲取宇宙天體的精細(xì)射電圖像和精確位置，并對(duì)深空探測(cè)器進(jìn)行高精度定軌、定位。”中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)射電天文科學(xué)與技術(shù)研究室主任、研究員鄭為民告訴記者。

在太空中，科研人員需要確定深空探測(cè)器在宇宙中的距離和方向。常規(guī)的測(cè)距測(cè)速技術(shù)，只能直接測(cè)定目標(biāo)探測(cè)器的視向距離與速度，而VLBI技術(shù)則可以用于測(cè)量目標(biāo)探測(cè)器的橫向角位置，并將來自不同天文望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合處理。“通俗來說，這就相當(dāng)于將多臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成一臺(tái)口徑巨大的‘虛擬望遠(yuǎn)鏡’。”鄭為民介紹，這臺(tái)“虛擬望遠(yuǎn)鏡”的最大口徑，就是望遠(yuǎn)鏡之間最長(zhǎng)距離。

這就是為何需要在日喀則與長(zhǎng)白山兩地分別建設(shè)望遠(yuǎn)鏡的原因。中國(guó)境內(nèi)原有的望遠(yuǎn)鏡基線最大距離為從上海到烏魯木齊的約3200公里；這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡建成后，中國(guó)境內(nèi)新的基線最大距離將為長(zhǎng)白山到日喀則的約3800公里，可使最大角分辨率提升18%。

與此同時(shí)，相比上海天馬望遠(yuǎn)鏡，長(zhǎng)白山40米射電望遠(yuǎn)鏡更靠近中國(guó)版圖東側(cè)，其經(jīng)度位置比天馬望遠(yuǎn)鏡向東增加了6.6度。這意味著它可以比天馬望遠(yuǎn)鏡早26分鐘捕獲到深空目標(biāo)。

從實(shí)際應(yīng)用層面看，這兩臺(tái)新望遠(yuǎn)鏡的加入，將使中國(guó)擁有“雙子網(wǎng)、雙目標(biāo)”能力。鄭為民介紹，通常確定月球與深空探測(cè)器的精確角位置，至少需要三臺(tái)望遠(yuǎn)鏡同時(shí)工作。“隨著探月工程的深入實(shí)施，需要我們同時(shí)跟蹤不同天區(qū)的多個(gè)目標(biāo)。兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡加入后，中國(guó)就擁有了‘六站一中心’的VLBI觀測(cè)網(wǎng)，可同時(shí)觀察不同天區(qū)的兩個(gè)目標(biāo)，使觀測(cè)效率提高一倍，能更好地服務(wù)中國(guó)月球與深空探測(cè)器VLBI測(cè)定軌工作。”

在選址方面，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春分院院長(zhǎng)甘建國(guó)告訴記者，該院科研人員綜合考慮了服務(wù)探月工程測(cè)定軌任務(wù)的觀測(cè)網(wǎng)構(gòu)型的合理性、望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行保障難度、建設(shè)施工難度、無線電環(huán)境、氣候條件等多個(gè)方面的影響，協(xié)調(diào)長(zhǎng)白山地區(qū)涉及的火山與地震探測(cè)、林地使用及稅收減免等系列復(fù)雜情況，經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)勘察和仔細(xì)研判，才最終確定在吉林長(zhǎng)白山的馬鞍山林場(chǎng)內(nèi)建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡。

據(jù)介紹，長(zhǎng)白山40米射電望遠(yuǎn)鏡是一架全實(shí)面、全可動(dòng)、高精度、多用途的地平式射電望遠(yuǎn)鏡，天線系統(tǒng)采用全實(shí)面面板，單塊面板面型精度好于80微米；采用整體保溫技術(shù)，主反射體背架用保溫材料包裹，可確保望遠(yuǎn)鏡在東北的嚴(yán)寒環(huán)境中正常運(yùn)行。（王春 楊侖）