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天馬望遠(yuǎn)鏡

科學(xué)團(tuán)隊(duì)集體照

　　10月27日，中國(guó)科學(xué)院發(fā)展規(guī)劃局會(huì)同前沿科學(xué)與教育局、重大科技任務(wù)局、科技促進(jìn)發(fā)展局、條件保障與財(cái)務(wù)局、人事局，在上海組織完成“上海65米射電望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)研制項(xiàng)目”（天馬望遠(yuǎn)鏡）總體驗(yàn)收。中國(guó)科學(xué)院副秘書長(zhǎng)汪克強(qiáng)出席會(huì)議并講話。由顧逸東院士任組長(zhǎng)、段寶巖院士與魏子卿院士等12位領(lǐng)域?qū)＜遗c管理專家組成的總體驗(yàn)收專家組，實(shí)地考察了望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場(chǎng)，聽取了項(xiàng)目實(shí)施整體情況的報(bào)告以及分項(xiàng)驗(yàn)收意見，經(jīng)質(zhì)詢討論，一致同意項(xiàng)目通過總體驗(yàn)收。

　　總體驗(yàn)收專家組認(rèn)為項(xiàng)目高質(zhì)量地完成了各項(xiàng)研制任務(wù)，達(dá)到了立項(xiàng)目標(biāo)；完成了嫦娥二號(hào)擴(kuò)展任務(wù)、嫦娥三號(hào)任務(wù)以及探月三期再入返回飛行試驗(yàn)器的VLBI 測(cè)定軌任務(wù)，在國(guó)家相關(guān)重大任務(wù)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用；開展了單天線觀測(cè)模式的脈沖星、分子譜線、連續(xù)譜等天文觀測(cè)研究，作為國(guó)際VLBI網(wǎng)的重要觀測(cè)站成功開展了國(guó)內(nèi)外的VLBI聯(lián)測(cè)，取得了重要的射電天文觀測(cè)成果。更為關(guān)鍵的是，項(xiàng)目實(shí)施過程中鍛造了一支具有射電天文研究、設(shè)備研制、天線運(yùn)行管理能力的優(yōu)秀隊(duì)伍。項(xiàng)目研制完成和運(yùn)行后，望遠(yuǎn)鏡綜合性能指標(biāo)在同類型望遠(yuǎn)鏡中位列世界前三名，大幅提升了我國(guó)射電天文觀測(cè)能力和執(zhí)行國(guó)家任務(wù)的能力。

　　技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平

　　天馬望遠(yuǎn)鏡2008年立項(xiàng)，2012年10月落成。站在70米高、2700噸重的“天馬”腳下，可以清晰地看到望遠(yuǎn)鏡底部旋轉(zhuǎn)的軌道和主反射面下的俯仰裝置，這才理解了什么叫“全方位可動(dòng)”。其工作波長(zhǎng)從最長(zhǎng)21厘米到最短7毫米共8個(gè)波段，是我國(guó)目前工作波長(zhǎng)可覆蓋全部厘米波段的高性能射電望遠(yuǎn)鏡。

　　記者來到了位于第5層的距地面高約30多米的饋源艙，8個(gè)波段的信號(hào)接收機(jī)就在這里。沿著陡立窄小的樓梯爬三層，就到了饋源艙頂部。俯視之下，正對(duì)著1008塊面板組成的直徑為65米的白色主反射面，像一口圓圓的“鍋”。這里有我國(guó)自主研發(fā)的第一個(gè)大型天線主反射面主動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，通過連接著面板的1104臺(tái)促動(dòng)器的快速控制調(diào)整以實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的高效率跟蹤觀測(cè)。仰視望去，是“天馬”最高處的副反射面裝置。所有來自宇宙的信號(hào)，就是經(jīng)由主反射面到副反射面，再聚焦到饋源艙被收集起來。

　　經(jīng)測(cè)試，作為中科院和上海市聯(lián)合立項(xiàng)的重大合作項(xiàng)目，天馬望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)所有技術(shù)指標(biāo)均滿足或優(yōu)于任務(wù)書中技術(shù)指標(biāo)的要求。

　　為月球車的成功著陸保駕護(hù)航

　　上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)洪曉瑜告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，天馬望遠(yuǎn)鏡落成后即參與對(duì)嫦娥二號(hào)衛(wèi)星飛越小行星探測(cè)過程中的VLBI精確定軌。這也是當(dāng)時(shí)我國(guó)執(zhí)行的距地球最遙遠(yuǎn)的航天任務(wù)。2013年12月，我國(guó)發(fā)射嫦娥三號(hào)，并釋放“玉兔”號(hào)月球車?！疤祚R”全程參加了嫦娥三號(hào)VLBI實(shí)時(shí)觀測(cè)任務(wù)，使中國(guó)VLBI測(cè)量網(wǎng)的靈敏度大幅提升1.6倍以上，時(shí)延測(cè)量誤差由嫦娥二號(hào)時(shí)的1.77納秒降至0.67納秒，以1米的精度實(shí)現(xiàn)了月球車相對(duì)位置的測(cè)量。“嫦娥三號(hào)落月探測(cè)的定軌精度大幅提高，為月球車的成功著陸保駕護(hù)航?！?/p>

　　天馬望遠(yuǎn)鏡總工程師劉慶會(huì)介紹說，通過數(shù)據(jù)處理，嫦娥三號(hào)在月球上轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)“畫”出一個(gè)圓弧，移動(dòng)時(shí)會(huì)“拖”出一根斜線，“往往是我們先監(jiān)測(cè)到了，指揮中心再宣布剛才月球車轉(zhuǎn)彎或移動(dòng)了，算是先睹為快吧?！?/p>

　　今后，上海天馬望遠(yuǎn)鏡將作為主力測(cè)站繼續(xù)參加嫦娥五號(hào)采樣返回、嫦娥四號(hào)月球背面軟著陸、火星探測(cè)繞飛和著陸巡視的VLBI測(cè)定軌等國(guó)家重大工程測(cè)軌定位工作任務(wù)。

　　在國(guó)際合作研究中凸顯中國(guó)地位

　　“天馬”綜合性能位于世界前列，加上地處幾個(gè)國(guó)際上主要VLBI網(wǎng)的交匯處，能有效提高國(guó)際VLBI網(wǎng)的探測(cè)靈敏度，成為中國(guó)VLBI網(wǎng)乃至東亞VLBI網(wǎng)的核心。

　　據(jù)上海天文臺(tái)VLBI國(guó)際聯(lián)測(cè)聯(lián)系人夏博工程師介紹，天馬建成后，就成為歐洲VLBI網(wǎng)正式成員，參加每年三次、每次一個(gè)月的常規(guī)觀測(cè)。2016年2月18日，歐洲VLBI網(wǎng)聯(lián)測(cè)中，原本被選為參考天線的國(guó)外射電望遠(yuǎn)鏡臨時(shí)出了故障，天馬望遠(yuǎn)鏡“臨危受命”首次被選為數(shù)據(jù)相關(guān)處理的參考天線，對(duì)參與觀測(cè)的14個(gè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，分別得到了各條基線的條紋，標(biāo)志著天馬望遠(yuǎn)鏡的綜合性能已得到國(guó)際認(rèn)可，并發(fā)揮主力作用。

　　東亞VLBI網(wǎng)是由中、日、韓三國(guó)的射電望遠(yuǎn)鏡組成，正處于綜合測(cè)試和試觀測(cè)階段。天馬望遠(yuǎn)鏡是目前我國(guó)唯一具備毫米波VLBI觀測(cè)能力的射電望遠(yuǎn)鏡，它的加入不僅改善了整個(gè)觀測(cè)網(wǎng)的UV覆蓋，更重要的是借助它的高靈敏度，將東亞VLBI網(wǎng)的探測(cè)能力提升了1倍以上。

　　同時(shí)，天馬望遠(yuǎn)鏡成功開展了分子譜線和脈沖星等射電天文觀測(cè)，探測(cè)到了包括長(zhǎng)碳鏈分子HC7N在內(nèi)的許多重要分子的發(fā)射和一些新的羥基脈澤源，還探測(cè)到包括北天周期最短毫秒脈沖星在內(nèi)的一批脈沖星，發(fā)現(xiàn)了目前研究熱點(diǎn)“銀心磁星”具有周期躍變現(xiàn)象等，取得了重大的射電天文觀測(cè)成果。

　　年輕科技人員成長(zhǎng)迅速

　　在天馬望遠(yuǎn)鏡建設(shè)和調(diào)試過程中，年輕的技術(shù)人員發(fā)揮了重要作用。例如，李斌研發(fā)的K波段、仲偉業(yè)研發(fā)的Q波段制冷接收機(jī)，頻率接收范圍寬，噪聲低，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。王錦清建立了高精度的指向模型，最高指向精度達(dá)到4角秒。董健建立了國(guó)內(nèi)首套主反射面重力變形改正模型，使得最高觀測(cè)頻率在任意仰角的接收效率都達(dá)到50%以上。趙融冰開發(fā)的軟件控制系統(tǒng)，軟件達(dá)到數(shù)十萬行，能自動(dòng)控制各種觀測(cè)設(shè)備，滿足各種觀測(cè)需求。付麗積極參加了天線系統(tǒng)建設(shè)和各種測(cè)試，作出了重要貢獻(xiàn)。王玲玲研發(fā)的時(shí)間頻率系統(tǒng)，很好地滿足了各種觀測(cè)需求。

　　39歲的女科學(xué)家李娟副研究員作為天馬望遠(yuǎn)鏡研究團(tuán)組成員，對(duì)巨蛇座分子云復(fù)合體中的一個(gè)云核進(jìn)行了觀測(cè)，在其中探測(cè)到了豐富的長(zhǎng)碳鏈分子，這是上世紀(jì)70年代以來在星際空間探測(cè)到的第三個(gè)富含長(zhǎng)碳鏈分子的云核。這一工作對(duì)于長(zhǎng)碳鏈分子化學(xué)的研究以及新的長(zhǎng)碳鏈分子的搜尋都具有重要意義?！暗靡嬗谔祚R望遠(yuǎn)鏡的高靈敏度和高速度分辨率，其中有9條躍遷線是第一次被探測(cè)到，有2條精細(xì)結(jié)構(gòu)線則是首次被分解開?！崩罹暾f，探測(cè)到長(zhǎng)碳鏈分子信號(hào)那天，她激動(dòng)得一夜沒睡著，“我特別感激天馬望遠(yuǎn)鏡給了我們年輕人機(jī)會(huì)。”

　　近期，該科研團(tuán)組利用天馬望遠(yuǎn)鏡對(duì)人馬座B2中兩個(gè)重要的復(fù)雜有機(jī)分子乙醇醛和乙二醇分子進(jìn)行了觀測(cè)。

　　上海天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)、天馬望遠(yuǎn)鏡首席科學(xué)家沈志強(qiáng)解釋說，“復(fù)雜有機(jī)分子與地球上的生命起源息息相關(guān)，對(duì)這些分子的性質(zhì)和形成機(jī)制進(jìn)行研究是天體生物學(xué)研究的重要一環(huán)。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，銀河系中心巨分子云人馬座B2中的復(fù)雜有機(jī)分子非常豐富，尺度達(dá)100光年。這一觀測(cè)不僅為銀心存在延展的復(fù)雜有機(jī)分子提供了直接證據(jù)，也為復(fù)雜有機(jī)分子的化學(xué)模型提供了很強(qiáng)的限制。”

　　“我國(guó)科技發(fā)展已進(jìn)入歷史新階段，我們將以時(shí)不我待、只爭(zhēng)朝夕的精神，迎接挑戰(zhàn)，堅(jiān)持創(chuàng)新?！焙闀澡け硎?，天馬望遠(yuǎn)鏡將力爭(zhēng)建成為以開展天文科學(xué)研究和承擔(dān)國(guó)家重大任務(wù)為主，兼具科普教育和公益服務(wù)功能的大型公共服務(wù)平臺(tái)，做到開放范圍更大，開放更加規(guī)范，逐步達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)培養(yǎng)一批射電天文學(xué)研究人才，獲得一批世界一流原創(chuàng)成果。

　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2017-10-30 第5版 創(chuàng)新周刊)