助力中国嫦娥系列登陆月球,亚洲最大天马望远镜将对外国开放共享

最近,中国宣布,上海天马望远镜拟列入中国向GSO及金砖国家开放的研究基础设施清单。GSO国家由2008年举行的G8科技部长会议提议建立,旨在推动全球研究基础设施的开放共享,目前成员包括G7国家、金砖五国、澳大利亚、墨西哥和欧盟。

也就是说天马望远镜的开放国家包括美国、英国、德国、法国、日本、意大利、加拿大、南非、巴西等多个国家。

天马望远镜是亚洲最大的65米口径、全方位可动射电天文望远镜系统,总体性能在国际上排名前四。天马望远镜2008年立项,2012年10月落成,其工作波长从最长21厘米到最短7毫米共8个波段,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。

尽管很多人说中国的年轻科学家都选择出国,但是其实还是有很多年轻科学家在默默为国家付出贡献,在天马望远镜建设和调试过程中,年轻的技术人员发挥了重要作用。

例如,团队里的李斌研发的K波段、仲伟业研发的Q波段制冷接收机,频率接收范围宽,噪声低,性能指标达到国际先进水平。王锦清建立了高精度的指向模型,最高指向精度达到4角秒。董健建立了国内首套主反射面重力变形改正模型,使得最高观测频率在任意仰角的接收效率都达到50%以上。赵融冰开发的软件控制系统,软件达到数十万行,能自动控制各种观测设备,满足各种观测需求。付丽积极参加了天线系统建设和各种测试,作出了重要贡献。王玲玲研发的时间频率系统,很好地满足了各种观测需求。这些都是我国培养的年轻一代科学人才!

天马望远镜负责展了单天线观测模式的脉冲星、分子谱线、连续谱等天文观测研究,作为国际VLBI网的重要观测站成功开展了国内外的VLBI联测,取得了重要的射电天文观测成果。

这台望远镜还助上海天文台成功完成了嫦娥二号奔小行星探测、嫦娥三号在月球软着陆。以嫦娥三号为例,2013年12月,我国发射嫦娥三号,并释放“玉兔”号月球车。“天马”全程参加了嫦娥三号VLBI实时观测任务,使中国VLBI测量网的灵敏度大幅提升1.6倍以上,时延测量误差由嫦娥二号时的1.77纳秒降至0.67纳秒,以1米的精度实现了月球车相对位置的测量。嫦娥三号落月探测的定轨精度大幅提高,为月球车的成功着陆保驾护航。

2016年2月18日,欧洲VLBI网联测中,原本被选为参考天线的国外射电望远镜临时出了故障,天马望远镜“临危受命”首次被选为数据相关处理的参考天线,对参与观测的14个台站的数据进行检测,分别得到了各条基线的条纹,标志着天马望远镜的综合性能已得到国际认可,并发挥主力作用。

2018年12月,嫦娥四号月球探测器在西昌卫星发射中心发射升空,天马望远镜承担了它的中继卫星“鹊桥”的天线在轨指向标定工作。

从天马望远镜接收数据,到位于佘山科技园的指挥中心处理、计算结果,只需不到1分钟,这比早年嫦娥一号、二号时的速率提升了十多倍,可以说,中国可以成为第一个登陆月球背面的国家,天马望远镜发挥了重要的作用。

今后数年内,天马望远镜将继续服务嫦娥五号、火星探测器、探月四期(中国的月球极区探测计划)、小行星探测等的测定轨任务,可以说在中国航天工程中具有重要的作用!

天马望远镜还和FAST望远镜合作,首次成功实现联合观测。2019年4月10日,全球首张黑洞M87影像对外公布,天马望远镜参与了其中部分协同观测任务,观测参数作为重要参考,写入了当期刊发在《天体物理学杂志通讯》的六篇论文当中。

这次除了天马望远镜对外开放共享之外,我们还在积极发起、参与国际大科学计划。其中,具备一定条件的有SKA计划(平方公里阵列射电望远镜计划),中国是发起国和正式成员国之一,在SKA发起、台址选择、国际合作推进及高性能天线设计等诸多方面做出了贡献,这是中国继国际热核聚变实验堆(ITER)计划后,作为正式成员参加的第二个国际大科学工程。上海天文台正在争取SKA区域中心落户上海。