我國國內的射電望遠鏡陣分布在哪些地方?

就像《超時空接觸》里的一樣觀察星際的


首先讓我們來看一下《超時空接觸》裡面的射電陣列是長啥樣的~ 上圖

這是電影海報

這個射電望遠鏡是美國國家射電天文台(National Radio Astronomy Observatory,NRAO)的甚大陣(Vary Large Array,VLA),現在已經改名叫央斯基甚大陣列(Karl G. Jansky Very Large Array)以紀念射電天文學之父 卡爾·央斯基。
VLA是由28面(其中一面備份)直徑25米的射電望遠鏡組成的一個綜合孔徑陣列。這27面望遠鏡排列成一個Y字型,並可以通過鐵軌運輸單個望遠鏡以改變望遠鏡間的距離,從而構成不同的陣型來滿足不同科學的需要。目前該望遠鏡陣列擁有A、B、C、D四種陣型,四種陣型的大致情況如下(數據來源: Observational Status Summary):

VLA 全貌。可以看到鐵軌。這個應該是D陣的時候拍攝的。(圖源:VLA )

對於每個單天線,其配備有LBR(0.073 GHz - 0.6 GHz)、L(1.0 - 2.0 GHz)、S(2.0 - 4.0 GHz)、C(4.0 - 8.0 GHz)、X(8.0 - 12.0 GHz)、Ku(12.0 - 18.0 GHz)、K(18.0 - 26.5 GHz)、Ka(26.5 - 40.0 GHz)、Q(40 - 50 GHz)共9個波段接收機(數據來源: VLA Antenna Status Table )。

VLA 焦點處密密麻麻的饋源。。。

這麼多的饋源,並不能同時進行觀測。每次需要使用某個波段進行觀測的時候,就控制天線副反射面旋轉來選擇相應的饋源。

VLA 換饋示意圖 (圖不是我畫了,出處忘了。。。)

VLA 的科學目標相當的多,包括伽馬射暴的射電觀測、星系團磁場、太陽活動區域日冕磁場、太陽風層(Heliosphere)動態結構圖、高解析度多普勒成圖觀測、銀心磁場、恆星形成區分子雲團大尺度成圖觀測、脈衝星輻射機制、脈衝星測時(timing)觀測,等等(參考資料:http://www.aoc.nrao.edu/evla/pbook.shtml )。

上面說了這麼多,其實只是一個目的:VLA這個陣列啊!excited!
然後來說說我們中國,咳咳~

中國有射電望遠鏡陣列,有已經退役的,有正在工作的,有正在建設的。但像VLA這麼牛的射電望遠鏡陣列,個人認為,沒有!能算得上類似的,個人認為,也沒有!
讓我們來看看國內的陣列就知道了。(一下描述不涉及VLBI網,玩VLBI的童鞋退散~)

1、密雲米波綜合孔徑射電望遠鏡陣列(1984~2000?)
地點:北京市密雲縣不老屯鎮中國科學院國家天文台密雲觀測站

密雲站可以說是中國射電天文的搖籃,培養了大批射電天文學家。密雲米波綜合孔徑陣列(下稱密雲陣)又王綬琯院士於1973年提出,後因文革影響,研製工作一度中斷,直至1983年才建成[1,2]。沒找到文獻說密雲陣具體是啥時候退役的,不過從發表的文章來看,似乎2000之後就再也沒有文章了。估計是2000年停止運行的。其實密雲站不止有這麼一個陣,還有過146兆赫太陽干涉儀、「2×16」系統,密雲460兆赫太陽複合干涉儀(「4×16」系統)[3],等。但由於這塊的資料太少了,陣列規模也小,這裡我就不打算展開說了。
密雲陣由28面9米拋物面天線組成。天線沿東西方向一字排列,總長度1160米。天線工作頻率為232MHz和327MHz。

密雲米波綜合孔徑陣列

參考文獻:
1、陳宏昇. 密雲米波綜合孔徑射電望遠鏡建成[J]. 天文學進展, 1985, 01期.
2、吳鑫基. 觀天巨眼400年系列之二十九 米波綜合孔徑射電望遠鏡[J]. 太空探索, 2004.
3、張喜鎮, 張偉學, 劉緒陽,等. 密雲460兆赫太陽複合干涉儀[J]. 科學通報, 1981, 11期.

2、新疆烏拉斯台21厘米陣列(2004~????)
地點:新疆維吾爾自治區巴音郭楞蒙古自治州和靜縣阿拉溝鄉查汗村中國科學院國家天文台烏拉斯台觀測站

21厘米陣列由武向平院士主導,2004年建成之後開始對北天極附近天區進行觀測,目的是尋找「宇宙第一縷曙光」——宇宙再電離時期的信號。這個項目吧~ 其實我也不知道還有沒有在運行~ 好像是有的樣子~ 不要在意這種細節。。。
該陣列使用了數千根對數周期振子天線組成,東西基線達2.7公里。這個陣列和VLA相比,外觀差別真是太大了!!!

21厘米陣列(圖源:http://21cma.bao.ac.cn/index.html)

參考文獻【啥?維基也能算參考文獻?】:
1、Primeval Structure Telescope

3、內蒙古明安圖厘米-分米波射電日像儀(2015~至今)
地點:內蒙古自治區錫林郭勒盟正鑲白旗明安圖鎮中國科學院國家天文台明安圖觀測站

厘米-分米波射電日像儀剛建設完成的新一代太陽專用射電望遠鏡陣列。嗯,對的!只能看太陽!雖然說用途看著像是小了些,但這並不妨礙它成為一個厲害的射電日像儀。雖然這個陣列似乎還沒進入常規觀測,不過,它日後應該能勝過國際上已有的日像儀的~
說會日像儀本身。這個日像儀啊~ 它排列方式不像VLA,VLA是Y字型的,而日像儀是螺旋型的,唯一的相似點是他倆都有三條「臂」。日像儀是怎麼個旋法呢?看下圖~

陣列太大拍不過來了。。。放一張領導參觀陣列模型的照片你們自己感受一下就好。。。(圖源:詹文龍一行考察國家天文台明安圖觀測站----中國科學院國家天文台)

日像儀這看著是一個陣,實際上分了低頻、高頻兩個陣。只不過低頻陣和高頻陣的陣型一樣,且疊加在一起,所以看著就好像是一個似的。近距離看日像儀就會發現,這陣列的天線有大有小。其中大的就是低頻陣的天線,單天線直徑4.5米,工作在0.4-2GHz,共有40面這樣的天線;小的是高頻陣,單天線直徑2米,工作在2-15GHZ,共有60面這樣的天線。低頻、高頻陣的最長基線都是大概3000米。

表示個人還是挺喜歡這個站的~ 環境不錯~ 上幾張官網的照片,比我拍的好看多了。

太陽射電日像儀陣列中心部分。小板房是臨時的觀測室。(圖源:Home Page )

銀河下的太陽日像儀(圖源:Home Page )

參考文獻:
1、黃靜. 新一代厘米分米波射電日像儀科學目標探討[C]. 《太陽射電天文學——新一代射電頻譜日像儀建設進展研討會摘要集》. 北京, 2010.

4、新疆巴里坤國家天文台天籟計劃(在建)
地點:新疆維吾爾自治區哈密地區巴里坤哈薩克自治縣大紅柳峽鄉

有新聞(國際上最先進的射電望遠鏡在新疆巴里坤縣建成)說天籟計劃已經建好,我表示不信!然而我並不能給出啥證明的樣子。。。反正它就還沒建好就是了~

天籟計劃是打算建造一個大視場低頻陣列來觀測紅移的中性氫21厘米譜線,結合重子聲波振蕩法探測暗能量。我知道很多人聽不懂,嗯,不要問我,我也不懂╮(╯▽╰)╭
天籟計劃使用的天線形式比較奇特,是柱狀面天線。一個柱面上排列多個饋源進行信號接收,然後多個柱狀面一起組陣。一期工程其工作頻率大概是700MHz。

天籟計劃陣列示意圖[1]

很難想像著天線究竟長啥樣?還好加拿大那邊有個望遠鏡陣列,從外形到功能和天籟計劃都一樣一樣的,看看人家那個就能大概猜出天籟會長啥樣了。

加拿大氫強度映射實驗(CHIME)柱狀面天線(圖源:「半管」望遠鏡將探測「少年」宇宙)

參考文獻:
1、陳學雷. 暗能量的射電探測——天籟計劃簡介[J]. 中國科學:物理學力學天文學, 2011, 12期(12):1358-1366.
2、陳學雷,施滸立. 天籟計劃:暗能量的射電探測及平方千米陣(SKA)[J]. 物理. 2013年, 01期.

除了上述幾個較大的項目,目前還有些實驗性質的小陣列,如:雲南天文台鳳凰山上的低頻陣列,那些沒法統計,這裡就不說了~

回到題主的問題。上述幾個陣列,日像儀不能算是「觀測星際」的,密雲陣已經退役。至於21厘米陣和天籟計劃,假設他們都處於正常觀測中,雖然他們確實是「觀測星際」的,但畢竟都是針對紅移的中性氫,屬於專門的觀測設備,不像VLA那麼靈活。不過,這並不是說21厘米陣列和天籟比不過VLA,畢竟VLA做不了這兩個陣列要做的科學。

最後,日像儀那地拿來旅遊還是不錯滴~個人感覺。


中國VLBI網
由上海25米、北京50米、昆明40米和烏魯木齊25米的4台射電天文望遠鏡,以及上海數據處理中心組成。解析度相當於口徑為3000多公里的巨大的綜合望遠鏡


題主不是在問「射電望遠鏡陣」嗎?為啥那麼多講單口徑的?


科普一下中國的FAST射電望遠鏡
以下內容摘自百科
500米口徑球面射電望遠鏡

500米口徑球面射電望遠鏡(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,簡稱FAST)是國家科教領導小組審議確定的國家九大科技基礎設施之一,擬採用我國科學家獨創的設計和我國貴州南部的喀斯特窪地的獨特地形條件,建設一個約30個足球場大的高靈敏度的巨型射電望遠鏡。


中文名稱:500米口徑球面射電望遠鏡

外文名稱:Five hundred meters Aperture Spherical Telescope


簡介

500米口徑球面射電望遠鏡,世界最大天文射電望遠鏡。

FAST FAST建成後將成為世界上最大口徑的射電望遠鏡,FAST與號稱"地面最大的機器"的德國波恩100米望遠鏡相比,靈敏度提高約10倍;與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國Arecibo 300米望遠鏡相比,其綜合性能提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡,FAST將在未來20-30年保持世界一流設備的地位。


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上海佘山的望遠鏡已經升級到直徑65米,貴州的巨型天坑望遠鏡直徑接近500米,中國正緊跟潮流


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