超長基線陣列檢視原始碼討論檢視歷史
超長基線陣列(Very Long Baseline Array,縮寫為VLBA)是由位於美國新墨西哥州索科洛的美國國家射電天文台陣列操作中心遙控的射電望遠鏡陣列[1]。VLBA由10個拋物天線構成,橫跨從夏威夷到聖科洛伊克斯8000多千米的距離,其精度是哈勃太空望遠鏡的500倍,是人眼的60萬倍。它的分辨率可以達到讓身處紐約的人閱讀在洛杉磯的某張報紙的程度。
簡介
美國的甚長基線干涉陣(以下簡稱為VLBA)由10台口徑25米的射電望遠鏡[2]組成,跨度從美國東部的維爾京島到西部的夏威夷,最長基線達8600千米,最短基線為200千米。它是屬於一個國家的最大的VLBI(甚長基線干涉)專用觀測設備。每台射電望遠鏡都是專為干涉陣新設計的。1986年開始建造,1993年5月竣工,總費用為8500萬美元,每年的運轉費用約700萬美元。1993年5月29日進行干涉觀測實驗,獲得成功,各項指標都達到設計要求。各台射電望遠鏡的觀測記錄都送到位於新墨西哥州索科羅的望遠鏡陣工作中心分析處理,圖像質量很高。VLBA的10台射電望遠鏡都能在3.5毫米波長上工作,在這一波長上,分辨率達到了亞毫角秒級。這使VLBA成了解決某些天體物理學難題的關鍵觀測設備。
建設歷程
1967年出現的甚長基線干涉觀測技術迅速完善、成熟,逐步形成由幾個國家的多台射電望遠鏡共同組成甚長基線干涉網。而美國憑藉它的強大的國力和遼闊的疆土,在1970年就開始考慮建造完全在美國領土上的專用甚長基線干涉陣。經過十年的研究,由加州理工學院、伊利諾斯大學和國立射電天文台在1980年9月提出方案,10月在格林班克國立射電天文台敲定甚長基線干涉陣計劃。甚長基線干涉陣1986年開始建造,1993年5月最後完成。最初的觀測實驗在1987年10月,10台射電望遠鏡的第一次聯合觀測在1993年5月29日並獲得成功。10個望遠鏡的設計和性能完全一樣,但是放置地方的自然環境卻很不相同,有的與著名的Kitt Peak天文台為鄰,有的在荒蕪的高山上,有的在海邊。
結構特點
VLBA的10台射電望遠鏡的結構完全相同。每個天線重240噸,拋物面天線直徑為25米。天線最上面是副反射面,用支架固定在拋物面反射面的上方。從拋物面中心到副反射面的高度為9.144米,副反射面的作用是將由拋物面天線會聚到焦點處的射電波再一次反射到拋物面中心處的饋源上。諸多的饋源不可能都安裝在中心,因此副反射面偏離中心,使它能圍繞其軸旋轉,使射電波可聚焦到任何一個饋源的開口處。拋物面反射面的下方是放置饋源和接收機的小屋,由於VLBA的頻率覆蓋很寬,從330MHz到86GHz,相當於90厘米到3毫米的範圍,分為十個波段,因此有很多饋源和前置接收機,波長比較短的饋源是喇叭天線。前置放大器採用致冷裝置,用氦冷卻達到15K(-258℃),因此放大器固有噪聲很低。天線的仰角由一個豎立的大齒輪來控制,整個望遠鏡放置在一個圓形軌道上,天線可以在軌道上運動以調整其方位角。
10台射電望遠鏡天線的運轉由設在新墨西哥州的索科羅的工作中心控制,10台射電望遠鏡同時對準同一個射電源,在相同的頻率上進行觀測,天體射電波經過拋物面反射聚焦,再經副反射面送至饋源,經前置放大器後,通過饋線傳到觀測室。數據以每秒256兆的速度被記錄在磁帶上。磁帶約4.8千米長,可以記錄3兆兆個數據。每台射電望遠鏡的觀測記錄都要利用氫鍾和GPS時間信號,把準確的時間記錄在磁帶上。
視頻
超長基線陣列 相關視頻
參考文獻
- ↑ 孔徑綜合,射電望遠鏡陣列簡介 part1 ,嗶哩嗶哩,2020-07-01
- ↑ 射電望遠鏡「天眼」工作原理,如何看得見137億光年外的東西? ,東方資訊,2018-04-07