射电望远镜原理，射电望远镜原理模型（中国又建新“天眼”再夺世界第一）

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• 1、射电望远镜原理：中国又建新“天眼”再夺世界第一！为何多此一举再建射电望远镜？
• 2、射电望远镜原理，射电望远镜原理模型

1、射电望远镜原理：中国又建新“天眼”再夺世界第一！为何多此一举再建射电望远镜？

景东120m脉冲星射电望远镜（JRT），历经多年完成选址和大天线关键技术攻关，这台由中科院云南天文台联合多家单位，在我国西南多民族地区建设的目前世界上口径最大的全可动低频射电望远镜，终于开始启动了。但在充分了解其之前，我们要知道什么是射电望远镜？

射电望远镜

射电望远镜不同于传统的光学望远镜，是一个专门的天线和无线电接收机，主要用来接收并研究来自宇宙中不同天体发出的电磁波。射电望远镜的外形差别很大，有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜，如贵州500米球面射电望远镜"天眼"（FAST）。有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜，如上海天马65米射电望远镜。

自1939年世界上第一架，专门用于天文观测的射电望远镜在一个美国人的后院诞生以来，射电望远镜便为天文学带来了长足的发展。找到了被称为"四大发现"：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子。

天文望远镜的极限分辨率取决于望远镜的口径和观测所用的波长。口径越大，波长越短，分辨率越高。由于射电望远镜的天线又不能无限做大，为提高其分辨率，英国剑桥大学卡文迪许实验室的马丁·赖尔利用干涉的原理，发明了综合孔径射电望远镜。其基本原理是：用相隔两地的两架射电望远镜接收同一天体的无线电波，两束波进行干涉，其等效分辨率最高可以等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。通过此技术，将遍布全球的射电望远镜综合起来，获得了等效口径相当于地球直径量级的射电望远镜。由此，美国建设了VLBA，欧洲建设了欧洲甚长基线干涉测量网络（EVN），二者组成了"全球VLBI网"，在频率高于5GHz获得亚毫分秒的分辨率。

我们最熟悉的射电望远镜 天眼

天眼（FAST），这座位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的世界上最大的球面射电望远镜，成功把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍。

将脉冲星的时间测量精度由120纳秒提高至30纳秒，使中国拥有了世界上最精确的脉冲星计时阵。因脉冲星是航天器使用的时间标准，凭此便能为自主导航制作世界上最准的脉冲星钟。同时FAST也作为被动战略雷达为国家安全服务。中国至此正式进入观天时代。

相比而言，曾经的第一"阿雷西博望远镜"可就太惨了。在8月10日，用于支撑"阿雷西博望远镜"上方金属平台的三根辅助钢缆突然断裂！这条7.6厘米厚的钢缆撞击望远镜的反射表面，在该处造成约30米长的裂缝。本来用于重大科研项目研究的阿雷西博，由于"重伤"而不得不停止工作，并等待维修。

"重伤"的阿雷西博

比起FAST，JRT的优势在哪？

FAST唯一的缺憾是其探测范围仅能覆盖40°的天顶范围。而景东120m脉冲星射电望远镜（JRT）作为全可动射电望远镜，正好可以将剩下那些难以探测的部分盲区划为观测范围之内。而目前我国最优秀的可动射电望远镜——天马65米射电望远镜，高70米、重2700吨。其优异的性能使其在世界上名列前4。天马望远镜先后帮助完成了2012年的嫦娥二号奔小行星探测、2013年的嫦娥三号月球软着陆、2014年的嫦娥五号飞行试验器的VLBI测定轨任务，是探月任务中不可或缺的一环。此外，"天马"位处多个甚长基线干涉测量网（VLBI）的交汇处，并于2015年正式加入欧洲VLBI网成为国际VLBI网的重要成员，在第一张黑洞照片制作过程中天马望远镜也做出了杰出的贡献。

天马65米射电望远镜

美国绿岸望远镜作为即将被中国超越的世界第一大可动射电望远镜，是全球首屈一指的单碟射电望远镜，工作波长极广，可从米至毫米。其巨大的100米直径收集区域，无阻碍的孔径以及出色的表面精度在望远镜的整个0.1 – 116 GHz（3.0m – 2.6mm）工作范围内提供了前所未有的灵敏度。其每年约6500小时的观测所带来的发现，已经数次拓宽了人类的认知。包括迄今为止发现的最大的中子星，它围绕着其他星系包围着原始气体云，围绕着其他星系包围着巨大的分子云，并且在太空中存在着诸如糖之类的复杂分子等等。

美国绿岸望远镜

可以预料的是，本年度打算在云南省普洱市景东县建设的，景东120m脉冲星射电望远镜（JRT）将以120米的直径一举超越美国绿岸望远镜，势必取得更高的成就。它将进行脉冲星高精度计时观测，开展低频引力波探测、脉冲星—黑洞物理、强引力场相对论检验等前沿科学研究，并进一步加强基于脉冲星的时间体系标准。

景东120m脉冲星射电望远镜（JRT）将弥补FAST的不足，为我国探月、探火、探金等深空探测任务提供坚实的技术支撑。一旦建设完毕，必将成为我国空间探测的又一大助力。

2、射电望远镜原理，射电望远镜原理模型

射电望远镜（radio telescope）是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量 。包括收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录﹑处理和显示系统等。20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子，被称为“四大发现”。这四项发现都与射电望远镜有关。

1931年，美国贝尔实验室的科学家卡尔·央斯基发明利用射电波探测天体的旋转天线阵。20世纪80年代，美国的VLBA阵﹑日本的空间VLBI相继研发成功，这是新一代射电望远镜的代表。

2012年10月28日，亚洲最大的全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成。这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四，能够观测100亿光年以外的天体，将参与我国探月工程及各项深空探测。

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，2016年9月在贵州落成。

基本原理

经典射电望远镜 的基本原理是和光学反射望远镜相似，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦，因此，射电望远镜天线大多是抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差率不大于λ/16～λ/10，该望远镜一般就能在波长大于λ的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测，可以用金属网作镜面；而对厘米波和毫米波观测，则需用光滑精确的金属板（或镀膜）作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波，必须达到一定的功率电平，才能被接收机检测到。目前的检测技术水平要求最弱的电平应达10 -20瓦。射频信号的功率首先在焦点处放大10～1000倍﹐并变换成较低频率（中频），然后用电缆将其传送至控制室，在那里再进一步放大﹑检波，最后以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。

天线收集天体的射电辐射，接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式，终端设备把信号记录下来，并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度，前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力，后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度!

射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。射电望远镜的外形差别很大，有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜，有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜，有射电望远镜阵列，还有金属杆制成的射电望远镜。

暴露地球位置

然而，你们可曾知道？射电望远镜曾经干过一件“蠢事”，早在40多年以前就已经向太空广播暴露了地球在宇宙中的位置！

那是在1974年，世界上当时最大的单面射电望远镜刚刚完成改造。就在庆祝仪式上，人们打算用这面口径305米的阿雷西博天线，向宇宙发送一段无线电信号。这段信号经过精心设计，如果能够被正确接收和解码，就可以从中解读出关于人类的诸多信息，包括我们在太阳系里所在的位置。

在1974年11月16日，建于波多黎各的美国阿雷西博天文台望远镜向球状星团M13发射了一段超强“广播”。正式透漏了地球的位置，科学家们期望这段信息能够被宇宙外的高等文明截获并与我们交流。

在此之前，只有先驱者10号和11号，携带着刻有人类信息和坐标的铝板被发射升空。当时它们刚离开地球不久，正在“龟速”飞向太阳系外。算上后来旅行者号携带的镀金唱片，这些给外星人准备的小礼物，只能算是人类投向宇宙的漂流瓶，本身并没有明确的目的地，而且至少要上几万年才能真正意义上飞出我们的太阳系。

阿雷西博信号则不同，相当于一封无线电报，一经发出就会以光速飞离地球。用不了1天，它就能超过那些漂流瓶。不过，这封电报也同样需要上万年才能抵达目的地。人们给这封电报挑选的接收地点，是编号M13的武仙座星团，距离地球超过2.2万光年。

这段信号包含了1679个二进制数字组，翻译过来以后可以得到：DNA所包含的化学元素序号；核甘酸的化学式；DNA的双螺旋形状；人的外形；太阳系的组成和地球的基本信息；望远镜的口径和波长。

之所以选择了球状星团M13，是因为该星系所含的恒星数量较多。有较大的可能会遇上宇宙中的高等文明。

此外，就算现在球状星团M13还不具备高等生物。但由于与其相差2.5万光年，等到这段信号到达那里，这一路上所花的时间也足以让一颗星球上的生命从低等生物发展到具备探索宇宙的能力了。一些科学家们担心这段信号会不会在未来给地球带来“杀身之祸”，比如贝尔物理奖得主、英国天文学家马丁·赖尔得知此事后，就给联合国写信极力反对人类主动与外星人建立联系；在他看来这些信息很可能会暴露地球人的存在，有可能招来杀身之祸。现在这段信号只传播了仅仅40几年。在几百年，几千年之后说不准就会被外星文明给检测到。如果真是这样阿雷西博天文台的这个锅盖可真要背锅了。

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