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天馬望遠鏡

科學團隊集體照

　　10月27日，中國科學院發(fā)展規(guī)劃局會同前沿科學與教育局、重大科技任務局、科技促進發(fā)展局、條件保障與財務局、人事局，在上海組織完成“上海65米射電望遠鏡系統(tǒng)研制項目”（天馬望遠鏡）總體驗收。中國科學院副秘書長汪克強出席會議并講話。由顧逸東院士任組長、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收專家組，實地考察了望遠鏡現(xiàn)場，聽取了項目實施整體情況的報告以及分項驗收意見，經(jīng)質(zhì)詢討論，一致同意項目通過總體驗收。

　　總體驗收專家組認為項目高質(zhì)量地完成了各項研制任務，達到了立項目標；完成了嫦娥二號擴展任務、嫦娥三號任務以及探月三期再入返回飛行試驗器的VLBI 測定軌任務，在國家相關(guān)重大任務中發(fā)揮了關(guān)鍵作用；開展了單天線觀測模式的脈沖星、分子譜線、連續(xù)譜等天文觀測研究，作為國際VLBI網(wǎng)的重要觀測站成功開展了國內(nèi)外的VLBI聯(lián)測，取得了重要的射電天文觀測成果。更為關(guān)鍵的是，項目實施過程中鍛造了一支具有射電天文研究、設備研制、天線運行管理能力的優(yōu)秀隊伍。項目研制完成和運行后，望遠鏡綜合性能指標在同類型望遠鏡中位列世界前三名，大幅提升了我國射電天文觀測能力和執(zhí)行國家任務的能力。

　　技術(shù)指標達到國際先進水平

　　天馬望遠鏡2008年立項，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”。其工作波長從最長21厘米到最短7毫米共8個波段，是我國目前工作波長可覆蓋全部厘米波段的高性能射電望遠鏡。

　　記者來到了位于第5層的距地面高約30多米的饋源艙，8個波段的信號接收機就在這里。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”。這里有我國自主研發(fā)的第一個大型天線主反射面主動調(diào)整系統(tǒng)，通過連接著面板的1104臺促動器的快速控制調(diào)整以實現(xiàn)望遠鏡的高效率跟蹤觀測。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，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)測試，作為中科院和上海市聯(lián)合立項的重大合作項目，天馬望遠鏡系統(tǒng)所有技術(shù)指標均滿足或優(yōu)于任務書中技術(shù)指標的要求。

　　為月球車的成功著陸保駕護航

　　上海天文臺臺長洪曉瑜告訴《中國科學報》記者，天馬望遠鏡落成后即參與對嫦娥二號衛(wèi)星飛越小行星探測過程中的VLBI精確定軌。這也是當時我國執(zhí)行的距地球最遙遠的航天任務。2013年12月，我國發(fā)射嫦娥三號，并釋放“玉兔”號月球車?！疤祚R”全程參加了嫦娥三號VLBI實時觀測任務，使中國VLBI測量網(wǎng)的靈敏度大幅提升1.6倍以上，時延測量誤差由嫦娥二號時的1.77納秒降至0.67納秒，以1米的精度實現(xiàn)了月球車相對位置的測量。“嫦娥三號落月探測的定軌精度大幅提高，為月球車的成功著陸保駕護航?！?/p>

　　天馬望遠鏡總工程師劉慶會介紹說，通過數(shù)據(jù)處理，嫦娥三號在月球上轉(zhuǎn)彎時會“畫”出一個圓弧，移動時會“拖”出一根斜線，“往往是我們先監(jiān)測到了，指揮中心再宣布剛才月球車轉(zhuǎn)彎或移動了，算是先睹為快吧?！?/p>

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

　　在國際合作研究中凸顯中國地位

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

　　據(jù)上海天文臺VLBI國際聯(lián)測聯(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、每次一個月的常規(guī)觀測。2016年2月18日，歐洲VLBI網(wǎng)聯(lián)測中，原本被選為參考天線的國外射電望遠鏡臨時出了故障，天馬望遠鏡“臨危受命”首次被選為數(shù)據(jù)相關(guān)處理的參考天線，對參與觀測的14個臺站的數(shù)據(jù)進行檢測，分別得到了各條基線的條紋，標志著天馬望遠鏡的綜合性能已得到國際認可，并發(fā)揮主力作用。

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

　　同時，天馬望遠鏡成功開展了分子譜線和脈沖星等射電天文觀測，探測到了包括長碳鏈分子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“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成果。

　　年輕科技人員成長迅速

　　在天馬望遠鏡建設和調(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，頻率接收范圍寬，噪聲低，性能指標達到國際先進水平。王錦清建立了高精度的指向模型，最高指向精度達到4角秒。董健建立了國內(nèi)首套主反射面重力變形改正模型，使得最高觀測頻率在任意仰角的接收效率都達到50%以上。趙融冰開發(fā)的軟件控制系統(tǒng)，軟件達到數(shù)十萬行，能自動控制各種觀測設備，滿足各種觀測需求。付麗積極參加了天線系統(tǒng)建設和各種測試，作出了重要貢獻。王玲玲研發(fā)的時間頻率系統(tǒng)，很好地滿足了各種觀測需求。

　　39歲的女科學家李娟副研究員作為天馬望遠鏡研究團組成員，對巨蛇座分子云復合體中的一個云核進行了觀測，在其中探測到了豐富的長碳鏈分子，這是上世紀70年代以來在星際空間探測到的第三個富含長碳鏈分子的云核。這一工作對于長碳鏈分子化學的研究以及新的長碳鏈分子的搜尋都具有重要意義。“得益于天馬望遠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到，有2條精細結(jié)構(gòu)線則是首次被分解開?！崩罹暾f，探測到長碳鏈分子信號那天，她激動得一夜沒睡著，“我特別感激天馬望遠鏡給了我們年輕人機會。”

　　近期，該科研團組利用天馬望遠鏡對人馬座B2中兩個重要的復雜有機分子乙醇醛和乙二醇分子進行了觀測。

　　上海天文臺副臺長、天馬望遠鏡首席科學家沈志強解釋說，“復雜有機分子與地球上的生命起源息息相關(guān)，對這些分子的性質(zhì)和形成機制進行研究是天體生物學研究的重要一環(huán)。觀測發(fā)現(xiàn)，銀河系中心巨分子云人馬座B2中的復雜有機分子非常豐富，尺度達100光年。這一觀測不僅為銀心存在延展的復雜有機分子提供了直接證據(jù)，也為復雜有機分子的化學模型提供了很強的限制?！?/p>

　　“我國科技發(fā)展已進入歷史新階段，我們將以時不我待、只爭朝夕的精神，迎接挑戰(zhàn)，堅持創(chuàng)新?！焙闀澡け硎?，天馬望遠鏡將力爭建成為以開展天文科學研究和承擔國家重大任務為主，兼具科普教育和公益服務功能的大型公共服務平臺，做到開放范圍更大，開放更加規(guī)范，逐步達到國際標準，為我國培養(yǎng)一批射電天文學研究人才，獲得一批世界一流原創(chuàng)成果。

　　（原載于《中國科學報》 2017-10-30 第5版 創(chuàng)新周刊)