秋天的長白山，景色蔚為壯觀，層林盡染間，一臺40米口徑射電望遠鏡正在長白山保護開發區管委會馬鞍山林場內緊鑼密鼓地建設。

▲望遠鏡效果圖。圖源：中國電科

“這是一架全可動、高精度的射電望遠鏡，將承擔探月工程四期和深空探測任務，促進我國射電天文科學觀測研究發展，預計2024年底前具備初步觀測能力。”上海天文臺射電天文與技術研究室研究員李斌介紹。

望遠鏡“安家”

為了給望遠鏡選個好位置，李斌差不多每年要去10次長白山，跑遍了當地10多個林場。

“長白山觀測站海拔995米，高度合適。這里災害性天氣較少，冬季氣候干燥，多為晴天，尤其適合開展高頻段觀測。” 第一次來到馬鞍山林場時，李斌就對這里頗為滿意。這里位于長白山西側緩坡，方圓3公里沒有常住人口，屬于國家重點保護林區。同時，這里工程地質條件優越，能夠滿足40米射電望遠鏡樁基承載要求。

▲施工便道建設（2023年8月7日拍攝）圖源：中國科學院上海天文臺

于是，長白山保護開發區里的第一臺望遠鏡有了“家”。秋冬季節，長白山天寒地凍，氣溫最低可以達到零下40℃。如何保障望遠鏡正常工作？

“考慮到東北天氣寒冷，為保證望遠鏡的正常穩定運行，我們在設計上采用整體保溫技術，主反射體背架用保溫材料包裹，望遠鏡的天線用料采用的是特制鋼材和油漆。”李斌介紹，望遠鏡天線系統將采用全實面面板，單塊面板精度好于80微米，主反射體面型總精度好于0.3毫米，最高指向精度好于5角秒。

建成后，長白山40米射電望遠鏡將取代上海65米口徑天馬望遠鏡，成為矗立在我國最東部的射電望遠鏡。

“這臺望遠鏡比2012年建成的天馬望遠鏡的經度位置向東增加了6.6度，更靠近我國版圖東側，可比天馬望遠鏡早26分鐘捕捉到深空目標。”李斌說。

“VLBI拼圖”即將完工

在中國人艱辛而浪漫的探索太空征程中，我國甚長基線干涉測量（VLBI）網一路護航、大顯身手。一架望遠鏡的分辨率畢竟有限，VLBI把多臺分布各地的射電望遠鏡聯合起來，聯合接收同一天體的無線電波信號，就能達到一臺超大望遠鏡的觀測效果。

目前，我國VLBI網包括北京密云、新疆烏魯木齊、云南昆明、上海天馬4個臺站，以及上海VLBI數據處理中心，簡稱“四站一中心”。作為中國探月工程測控系統的重要組成部分，VLBI測軌分系統目前已完成探月工程“繞”“落”“回”三個階段，以及中國首次火星探測任務的VLBI測定軌任務。

根據探月工程四期部署，為應對多個航天器同時觀測的需求，中國科學院上海天文臺獲批在西藏日喀則、吉林長白山各建一臺40米口徑射電望遠鏡。

要想增加等效口徑，讓組合望遠鏡觀測得更清楚，就要拉長兩個望遠鏡之間的距離。“長白山40米射電望遠鏡與剛開建的日喀則40米望遠鏡相距3800千米，兩臺望遠鏡建成后，將使VLBI網的等效口徑從原先的3200千米提升到3800千米，整個觀測網的最大角分辨率將提升18%。”李斌透露。

觀測潛力巨大

李斌說，長白山40米射電望遠鏡的觀測頻譜從700M赫茲到50G赫茲連續覆蓋，且具備升級到86G赫茲的觀測潛力，“這在國際上也比較少見。”

測量，是VLBI網的關鍵詞。“測量衛星的精確位置，將數據發回至測控系統，由他們對衛星發號施令。”李斌解釋說。

未來15年，中國深空探測將在月球探測、行星探測、運載技術等三個領域，論證實施十大工程任務，計劃2030年前后實現載人登陸月球。

“六站一中心”的VLBI網也將發揮更大作用。“一個VLBI網的最小組網配置是3臺望遠鏡，VLBI網日后會組成2個子網，分別跟蹤不同航天器，具備‘雙子網，雙目標’的能力。”李斌說，未來，我們還計劃配備7個波段高靈敏度致冷接收機，可以在低頻和高頻同時觀測多個衛星。

來源：科普時報

文/史詩