“天马”行空测宇宙 “中国视野”向未来 天马望远镜获上海市科技进步特等奖

星空路遥知“马”力
天马望远镜获2018上海科技进步奖特等奖

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■本报记者 何静

图说:天马望远镜 来源/上海天文台供图

5月15日,2018年度上海市科学技术奖励大会在上海展览中心友谊会堂举行,大会共授奖300项。其中,“上海65米射电望远镜系统研制”项目(天马望远镜,以下简称“天马”),摘得2018年度科技进步奖特等奖。

如果说,“上海中心”代表了上海创新发展不断突破天际的新高度,那么坐落于松江的“天马”望远镜,就像不断开阔的“上海视野”,放眼未知,望向未来。今天上午召开的上海市科学技术奖励大会上,上海65米射电望远镜系列研制,荣获2018年上海市科技进步特等奖。

走近“天马”

国之“重器”

在天马山脚下,矗立着一台65米口径、全方位可转动的射电望远镜,这就是“天马”,它以独特的方式,捕捉来自浩瀚宇宙的声响,为人类“天马行空、探索宇宙奥秘”贡献力量。

大型射电望远镜是深空探测器导航和天文学研究等领域的关键基础设施,代表了一个国家的综合创新能力。我国先后建设了口径为25米至50米等4面射电望远镜。2007年,它们和上海数据处理中心组成的甚长基线干涉测量网,作为探月工程VLBI测轨分系统,对探月工程国家重大专项的精密测定轨任务做出了重大贡献。但是,当探索太空的视野需要望向宇宙的更深处时,我国射电望远镜与国际先进水平的差距,大大制约了“中国视野”。

现在,它已经7岁了,“诞生”时,它曾被誉为“亚洲第一射电望远镜”。

从2008年起,中科院、上海市和探月工程联合出资,由上海天文台负责开始研制一台具有多种科学用途的世界级大型射电望远镜系统即上海65米射电望远镜,建设地点在上海市松江佘山基地。十年后,当记者站在70米高、2700吨重的“天马”脚下,清晰地看到望远镜底部旋转的轨道和主反射面下的俯仰装置,才明白天马望远镜所获一切殊荣的意义。

项目第一完成人、中科院上海天文台台长沈志强介绍,“天马”体重2700吨,身高70米,占地面积相当于8个篮球场大小。走近“天马”,可以清晰地看到底部6组滚轮。“有了滚轮,‘天马’可以实现‘全方位可动’,但不是转360度,而是通过左右270度交叉转动实现的。”

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虽然是望远镜,但射电望远镜并不能“看到”满天星斗和美丽星云。沈志强说:“射电天文学诞生于1933年,是用天线‘倾听’来自宇宙的声音,即接收特定波段的电磁信号,将原始信息提供给科学家进行数据处理,解决不同的天文学问题。”

图说:获奖团队主要成员

馈源舱就是“信号接收机”,像是“天马”的“耳朵”,它的工作波长从最长21厘米到最短7毫米共8个波段,也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。站在馈源舱,仿佛立在“一口锅”的中心,可以看到“锅面”——由1008块面板组成的直径为65米的白色主反射面,这里有我国自主研发的第一个大型天线主反射面主动调整系统。

建设大型射电望远镜,需要攻克高精度指向、高接收效率、低温宽频带接收、复杂灵活控制、综合性能测试和模型建立等一系列技术难题,是一个国家综合创新能力的集中体现。上海天文台联合中电54所、上海交大、中电16所等单位,攻克40多项关键技术和集成创新,建成了我国第一台性能先进功能齐全的全可动大型射电望远镜系统,实现了我国建设世界级大型射电望远镜的目标。该系统综合性能指标在同类型望远镜中位列世界前三,极大地提升了我国探月卫星和深空探测器测定轨能力、国际VLBI和射电天文观测能力。

而“锅底”有连接着面板的1104台促动器。上海交通大学副研究员叶骞介绍,“促动器”的作用是通过控制调整面板,以实现望远镜的高效率跟踪观测。

自主创新

“前世今生”话“天马”

作为一台全方位可转动的望远镜,天马望远镜的硬件和软件系统实现了多项自主创新。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。据天马望远镜首席科学家、上海天文台台长沈志强介绍,设计之初经过国际专家的评审和论证,“天马”采用了我国自主研制的第一个大型天线主反射面主动调整系统。

“空间观测进入新阶段,天文观测技术必须革新。”上世纪70年代,为了改变中国天文学观测设备和研究技术落后的现状,中科院院士、上海天文台原台长叶叔华高瞻远瞩地提出发展甚长基线干涉测量技术和建造射电望远镜的设想。

登上“天马望”望远镜,距地面高约30多米的五层楼处是馈源舱,8个波段的信号接收机就在这里。沿着陡峭的镂空楼梯再爬三层,向下俯视,正好面对着1008块面板组成的巨大“大锅盖”——直径为65米的白色主反射面。我国自主研发的第一个大型天线主反射面主动调整系统就在这里。通过连接着面板的1104台促动器,将每块面板的定位精度控制在15微米,补偿天线在不同俯仰角度上的重力形变,使天线保持标准的抛物面形状。保证望远镜实现不同的“视角”和转速,完成高效率跟踪观测。

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