甚长基线干涉射电望远镜的发明和欧洲网

欧洲网所覆盖的地区还不够大,分辨率不高。因此对我国上海和乌鲁木齐的25米射电望远镜特别感兴趣,力邀参加欧洲网。欧洲网扩大到了亚洲,还有非洲的南非,形成具有非常长基线的VLBI网,成为世界上分辨率和灵敏度最高的VLBI网。

VLBI欧洲网与英国的MERLIN组合,并还常与美国的VLBA同时观测,组合成全球VLBI,在高于6GHz以上的频段上,可以获得亚毫角秒的分辨率。欧洲网还参加日本的空间VLBI,成为它的地面站之一。全世界的VLBI还曾联合起来组成一个地球大小的“特大型射电望远镜”,在同一时间进行观测。
属于一个网中的甚长基线干涉仪的接收系统和记录终端都是采用统一标准,目的是要进行联网观测,要升级,大家一起升级。现在应用的系统已经从MarkII逐步发展到MarkV了。有了射电望远镜、接收机、记录终端、原子钟,就可以组织成一个甚长基线干涉观测的单元,可以参加国际的联测。但是,记录的观测数据要送到国际联测的数据处理中心去统一处理,处理中心备有相关处理器和多种软件系统。
欧洲网的观测按照统一的计划进行,每1年分为3个观测期,每期3～4星期,一般地用3～4个波段进行观测。观测课题的申请要经过专门的委员会审查通过才能分配到观测时间。


中国的甚长基线干涉网

我国上海和乌鲁木齐的两台25米射电望远镜以其巨大的地理位置的优势跻身于世界之林。以在欧洲网中的地位来说,上海25米口径射电望远镜的加入,使基线长了3倍多,提高分辨率3倍多。乌鲁木齐25米射电望远镜处在欧亚大陆连接点,特殊的地理位置,使欧洲VLBI网观测精度提高了4～5倍。欧洲网联合研究所所长高度评价说:“上海和乌鲁木齐在这个国际网中占有举足轻重的地位。”
我们不仅是欧洲网的重要成员,还参加了由美国航宇局主持的17个国家的40多台射电望远镜参加的全球地球动力学计划。特别可喜的是,我国已经不仅仅参加国际VLBI网,还在亚太地区VLBI网的建立和运转中起到了主导作用。1996年由中国科学院叶叔华院士倡导并启动的亚太空间地球动力学国际合作计划,简称APSG。这个计划有中、美、俄、澳、日、韩、德、法、港等十几个国家和地区的科学家参加,目的是共同研究亚太地区地壳运动及形变、海平面变化以及火山爆发和地震等灾害的发生机理。以上海天文台叶叔华、黄等为主的研究人员,总共组织了4次亚太地区全球定位系统(GPS)和甚长基线射电干涉(VLBI)的联测,首次发现地球自转速率变化对海洋的反作用,测得了亚太地区的地壳运动速度场等等。这些结果对预测亚太地区的自然灾害、保护人类生存环境都具有特别重要的意义。

目前我国正在积极筹建中国自己的VLBI网,用四台射电望远镜组成,除已有的上海和乌鲁木齐的两台射电望远镜外,还要在北京建造一台口径为50米的射电望远镜,在昆明建造一台口径为40米的射电望远镜。这一国内VLBI网将在上海建立资料处理中心,不仅可以将其它三个台站的观测资料送到这里来做相关处理,还可以在观测时就把数据即时传到上海进行处理,并在我国第一个探月计划中承担测轨任务。

观测研究

甚长基线干涉观测不仅对天文学家有价值,而且对地球物理学也很重要。在天文学的研究方面,观测课题集中在射电喷流、黑洞、射电源演化、银河系和河外星系微波脉泽源、引力透镜、超新星遗迹、近处和远处的星暴星系、暗弱射电源特性,以及在活动星系核中的中性氢的吸收。

对于测地研究,选择遥远的、位置精确的射电点源(如类星体)作为参考点,利用VLBI测量射电望远镜所在地的位置的坐标,可以精确到几毫米。这成为研究地球板块运动的重要方法。已经测量得到乌鲁木齐射电天文观测站的水平运动速率为9.80 ±1.25 毫米/年,水平运动方位角为 20.8±6.5度。也就是其有每年约1厘米的向北偏东运动。