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行业动态

星空路遥知“马”力——天马望远镜获2018上海科技进步奖特等奖
信息来源:中国科学报 上传日期:2019-05-17 点击率:648次

515日,2018年度上海市科学技术奖励大会在上海展览中心友谊会堂举行,大会共授奖300项(人)。其中,“上海65米射电望远镜系统研制”项目(天马望远镜,以下简称“天马”),摘得2018年度科技进步奖特等奖。

走近“天马”

在天马山脚下,矗立着一台65米口径、全方位可转动的射电望远镜,这就是“天马”,它以独特的方式,捕捉来自浩瀚宇宙的声响,为人类“天马行空、探索宇宙奥秘”贡献力量。

现在,它已经7岁了,“诞生”时,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,但射电望远镜并不能“看到”满天星斗和美丽星云。沈志强说:“射电天文学诞生于1933年,是用天线‘倾听’来自宇宙的声音,即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8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。

而“锅底”有连接着面板的1104台促动器。上海交通大学副研究员叶骞介绍,“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。

“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)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的能力。在叶叔华的推动下,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”的测控中心内,墙上的一张张照片记录了“天马”诞生前的一个个重要过程:20096月地质钻探、2011年滚轮吊装到位、2012年副反射面吊装到位……

“这个过程培养和锻炼了一支具有射电天文研究、设备研制能力的优秀队伍。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,原定的6年建设周期被缩短到3年。”上海天文台研究员刘庆会自豪地说。

“天马”行空武功高强

专家认为,“天马”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’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”凝聚了上海天文台联合中电54所、上海交大、中电16所等单位完成的40多项关键技术和集成创新成果。例如,实现了3角秒的高精度指向,并达到了在1.2~50GHz8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作出了关键贡献。

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;也将继续对脉冲星、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”,努力推动世界天文事业的不断发展。

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