带你了解国际上知名的科学探索装置射电望远镜

　　1、射电望远镜的功用
　　射电望远镜主要由抛物面天线、接收机系统、数据采集系统、控制系统等组成，是利用无线电技术接收宇宙中各类天体发出的微弱信号，进而探索超大质量黑洞物理、引力波记忆效应、脉冲星时空基、太阳系内未知天体和深空导航等，验证基础的物理问题，如宇宙为什么在加速膨胀。
　　科学问题
　　2、国内外知名的射电望远镜
　　射电望远镜主要分为两种类型
　　（1）单口径射电望远镜
　　单口径射电望远镜的特点是口径大，灵敏度高，指向性好，数据处理相对简单，运行和控制相对简单，但是运维及造价高昂。
　　中国天眼（FAST）500米射电望远镜
　　＂十一五＂国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）是世界最大单口径射电望远镜，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼。FAST于2016年9月25日落成启用，2020年1月11日通过国家验收，正式开放运行。
　　FAST采用全新的设计理念，利用贵州省喀斯特洼地作为望远镜台址，开创了建造巨型望远镜的新模式。FAST作为世界最大单口径射电望远镜，实现了多项自主创新，显著提高了我国相关学科、相关领域产业技术水平和自主创新能力。与德国波恩100m射电望远镜相比，灵敏度提高约10倍；与排在阿波罗登月前面、被评为人类20世纪十大工程之首的阿雷西博305m射电望远镜相比，它的可观测天空范围扩大4倍，灵敏度提高2.3倍，综合性能提高约10倍。
　　作为世界最大的单口径球面射电望远镜，FAST拥有体型大、精度高、视野广三方面的优势，将在未来20~30年内保持世界一流设备的地位，被称为国家重器名不虚传。
　　阿雷西博射电望远镜
　　阿雷西博射电望远镜与中国天眼在结构上近似， 由史丹佛国际研究中心、美国国家科学基金会与康奈尔大学管理，是世界上第二大的单口径球面射电望远镜，于1963年建成启用，球面天线直径305米，位于美国波多黎各的阿雷西博。
　　它用于三大研究领域：射电天文学、大气科学和雷达天文学。1974年为庆祝改造完成，阿雷西博望远镜向距离地球25000光年的武仙座球状星团M13发送了一串由1679个二进制数字组成的信号，称为＂阿雷西博信息＂。向球状星团发送信息的原因是其中的恒星分布比较密集，被地外智慧生命接收的可能性较大。目前，此射电望远镜已经退役。
　　美国绿岸100米射电望远镜（GBT）
　　GBT全名为＂罗伯特·C·伯德绿岸望远镜＂，为目前世界最大的全向可动射电望远镜，位于美国无线电静默区的核心地带——西弗吉尼亚州绿岸山区。
　　目前，GBT是世界最大的全向可动射电望远镜，高度大约有43层楼高，重7700吨，其碟形天线大小110m×100m，由2000多块小型反射板组成。本人曾在GBT呆过1个月，可以说GBT是一个工程杰作，是一件艺术品。
　　GBT
　　德国100米射电望远镜
　　德国100米射电望远镜于1968年开始建造，1972年8月1日启用。其抛物面天线略小于绿岸望远镜，直径100米，它被安装在德国波恩市西南大约40公里的埃费尔斯贝格的一个山谷中，属麦克斯威尔·普朗克射电天文研究所。
　　新疆奇台110米望远镜（QTT）
　　新疆奇台110米口径全向可动射电望远镜建设在新疆奇台县，计划在2025年12月完成主体工程建设任务，建成后将成为世界最大口径全向可动射电望远镜，成为中国和国际天文学界独一无二的天文观测设备，是我国射电天文学前沿突破的基础支撑和必要条件，对我国现代天文学进入世界领先地位有重大作用。
　　QTT将为引力波、黑洞、暗物质等前天文学沿领域搭建世界级观测平台；作为中国和国际甚长基线网的重要成员，将显著提高观测网的高灵敏度观测能力。
　　上海65米射电望远镜
　　上海65米射电望远镜，又称天马望远镜，为中国科学院和上海市的重大合作项目，坐落于上海松江佘山，是一个国内领先、亚洲最大、国际先进、总体性能在国际上名列前4名的65米口径全方位可动的大型射电天文望远镜系统。
　　天马在天文及航天领域中有众多基础科学研究及应用，对未来10年的射电天文带来新的观测能力。天马望远镜作为国际甚长基线网的主干设备，显著提高了甚长基线网的灵敏度。不仅如此，它还可以在1.8GHz以上频带成为国际天体物理研究名列前茅的射电望远镜，与FAST的观测波段互相补充。
　　（2）阵列式望远镜
　　阵列式射电望远镜由多个小口径射电望远镜组成，以高分辨率与高灵敏度为目标。其特点是把一个一个的小锅按照一定形状连接在一起，构成一个综合孔径射电望远镜，进而提高望远镜的分辨率，前不久的＂人类首张黑洞影像＂利用就是这个技术完成的。
　　明安图射电频谱日像仪
　　中国厘米-分米波射电日像仪（MUSER）是一个由百面天线组成的天线阵列，位于内蒙古自治区锡林郭勒盟正镶白旗境内。MUSER是具有高时间、高空间、高频率分辨率的新一代太阳专用射电望远镜，可以在厘米-分米波段通过综合孔径成像方法得出太阳图像，观测太阳活动的动力学性质，并期望在探测日冕大气方面取得原创性成果。
　　日像仪系统具有在超宽频带上同时以高时间、空间和频率分辨率观测太阳的能力，是国际太阳射电物理研究领域的领先设备，为耀斑和日冕物质抛射等太阳活动研究提供了新的观测手段，将极大促进太阳物理和空间天气科学的发展。
　　21厘米低频射电阵列（21CMA）
　　21CMA是一部大型低频射电综合孔径望远镜，以探测宇宙黎明和第一代发光天体为主要科学目标，实施专属的＂宇宙第一缕曙光探测＂计划，以期揭示宇宙从黑暗走向光明的历史。
　　21CMA位于新疆天山深处，台址位于海拔2650米的高原上，由10287只对数周期天线组成，工作波段50-200MHz。目前，21CMA已经发表了北天极区域的低频射电星表，完成了基于低频干涉阵列的图像处理软件，发展了基于低射电技术探测高能宇宙射线和宇宙中微子的新方法并启动了国际大型中微子探测实验GRAND。
　　平方千米阵（SKA）
　　平方千米阵采用国际合作形式开展设计和建设，是计划中的下一代巨型射电望远镜阵列，其目的是回答有关宇宙起源和演化的基本问题。总部位于英国，其主要设施将在南非和澳大利亚建设。SKA由2500个15米口径天线组成的高频阵、250个致密孔径阵列、130万个偶极天线组成，最长基线可达3000千米，有效接收面积可以达到大约1平方千米，工作在50MHz–13GHz。预计2030年完成SKA2建设。
　　SKA旨在解决一些天文学领域的重大问题。 由成千上万的个射电接收机结合形成的世界最大射电望远镜，通过其前所未有的高敏感度，让天文学家得以洞察大爆炸后的第一个恒星和星系的形成和演化、宇宙磁场的作用、重力的本质，甚至地外生命。
　　央斯基甚大天线阵（VLA）
　　VLA 位于美国新墨西哥州的圣阿古斯丁平原上。1980年10月10日建设完成，目前是世界上功能最强大的干涉望远镜。VLA由27个25米口径的天线组成射电望远镜阵列，每个天线重230吨，架设在铁轨上，可以移动，有3种组合模式，最长基线可达36千米，Y型排列时，每臂长可达到2.1千米。
　　阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）
　　ALMA是多个国家的研究机构在智利北部合作建造的大型射电望远镜阵列。ALMA位于智利北部查南托高原的拉诺德查南托天文台，地处安第斯山脉5000多米海拔的山顶之上，是地球上气候最干燥的地区之一，非常适合毫米波和亚毫米波观测。
　　ALMA由66面高分辨率天线组成，包括主阵列上的50个12米天线，以及另外两阵列上的4个12米天线和12个7米天线，最长基线可达16千米，拥有4毫角秒的分辨率。主要用于探究宇宙起源、了解星系演化、观测恒星与行星形成的机制及探索生命与太阳系的起源。
　　印度米波射电望远镜阵（GMRT）
　　GMRT位于印度德干高原，于1994年建成，是当今米波波段灵敏度最高的综合孔径射电望远镜，既可观测北天天体，又可观测南天天体，只有少数极区天体观测不到，而且电磁干扰很小，非常适宜米波观测。其主要科学目标是研究星系形成、研究脉冲星、银河系与河外星系射电源、太阳物理等。
　　GMRT由30台口径45米的抛物面天线组成，呈Y字形排列。16台天线沿三个臂长方向排列，每臂长25千米，另14台集中在中心区1千米范围内。这是目前亚洲最大的射电望远镜阵。