什么望远镜能够观测星际物体？
2024-11-19 阅读 17
更新于 2024年11月21日
一、射电望远镜的前世今生
射电望远镜自诞生以来，不断发展壮大。1931 年，央斯基发现银河系中的射电辐射，标志着射电天文学的诞生。此后，各国不断建造更大口径、更先进的射电望远镜。
（一）发展历程中的重要里程碑
从央斯基的 “旋转木马” 射电望远镜，到英国的 Lovell 76m 全可动抛物面射电望远镜，再到如今的中国 FAST，射电望远镜的发展历程充满了创新与突破。
央斯基的 “旋转木马” 射电望远镜开启了射电天文学的新纪元，其独特的设计为后来的研究奠定了基础。1957 年英国建造的 Lovell 76m 全可动抛物面射电望远镜在当时引起了轰动，它的出现标志着射电望远镜在口径和可动性方面取得了重大进展。此后，各国纷纷投入到射电望远镜的建设中。
20 世纪 60 年代，射电天文学取得了重大突破，众多著名的射电望远镜相继建成。例如，美国国立射电天文台的 42.7m 射电望远镜和 91m 射电望远镜，以及澳大利亚的 Parkes 64m 射电望远镜等。这些望远镜在观测天体射电信号方面发挥了重要作用，为人类对宇宙的认识提供了丰富的数据。
进入 21 世纪，中国的 FAST 成为了世界瞩目的焦点。FAST 的建成标志着中国在射电天文学领域取得了重大突破，其 500 米口径的巨大规模使其成为世界上最大的单口径射电望远镜。FAST 的建设不仅体现了中国在科技领域的实力，也为全球天文学研究提供了强大的工具。
（二）世界著名射电望远镜盘点
包括美国的阿雷西博射电望远镜、德国的埃菲尔斯伯格射电望远镜、澳大利亚的帕克斯射电望远镜等，以及中国的天马射电望远镜、奇台望远镜和 FAST 等，这些著名的射电望远镜在天文学研究中发挥着重要作用。
美国的阿雷西博射电望远镜曾是世界上最大的单口径球面射电望远镜，其反射面口径为 350 米。它在天文学研究中发挥了重要作用，曾出现在 “007” 系列电影中。然而，不幸的是，该望远镜在去年已经退役。德国的埃菲尔斯伯格射电望远镜是世界上最大的全可动射电望远镜之一，其抛物面直径 100 米。它在射电星系、活动星系核、星际分子等方面的观测中收获颇丰。澳大利亚的帕克斯射电望远镜是南半球第二大望远镜，也是世界上最早的大型活动碟式望远镜之一。它曾用于接收 “阿波罗 11 号” 登月直播电视图像，科学贡献巨大。
中国的天马射电望远镜是国内领先、亚洲最大、国际先进的 65 米口径全方位可动的大型射电天文望远镜系统。它在天文及航天领域中有众多基础科学研究及应用，对未来 10 年的射电天文带来新的观测能力。奇台望远镜计划在 2023 年 12 月完成主体工程建设任务，建成后将成为世界最大口径全向可动射电望远镜，为中国和国际天文学界提供独一无二的天文观测设备。FAST 作为世界上最大的单口径球面射电望远镜，具有体型大、精度高、视野广等优势，在中性氢探测、脉冲星接收等方面取得了显著成果，有望在未来为人类探索宇宙奥秘提供更多的重要发现。
二、射电望远镜的工作原理
（一）信号收集与处理过程
射电望远镜的工作过程犹如一场精妙的宇宙信号接力赛。天体投射来的射电波如同宇宙中的神秘使者，首先被射电望远镜的巨大天线，也就是通俗所说的 “锅” 接收。这个天线通常采用旋转抛物面的设计，因为这种形状易于实现同相聚焦，能高效地将来自宇宙各处的射电波反射到副反射面上。以我国的 FAST 为例，其 500 米口径的巨大抛物面天线，能够收集到大量微弱的射电信号。这些信号被反射后，同相到达公共焦点。在焦点处，射频信号的功率首先被放大 10～1000 倍，同时变换成较低频率（中频）。就像一个信号中转站，将宇宙传来的原始信号进行初步加工。接着，通过电缆将中频信号传送至控制室。在控制室内，信号再次被进一步放大、检波。这里的检波过程就如同从嘈杂的背景音中筛选出特定的旋律，将有用的射电信号从噪声中分离出来。最后，以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。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，为天文学家提供了研究宇宙的宝贵数据。
