天文梦,从奇台启程

[ 录入者:zhangms | 时间:2015-08-08 21:22:13 | 作者:彭科峰 蒋晨峰 | 来源:人民网科技频道 | 浏览:1784次 ]

原标题:天文梦,从奇台启程

新疆维吾尔自治区领导考察奇台天文观测台址

QTT台址

作为中科院的一分子,长期以来,新疆天文台脚踏西部新疆这片承载厚重历史的广袤热土,用天文观测设备守望着无垠苍穹,也为新疆的经济发展提供全面的天文服务。

在日前接受《中国科学报》记者采访时,新疆天文台台长王娜指出,随着“一带一路”宏伟蓝图的构建,新疆天文台为“中国梦—天文梦”的实现做出更大贡 献。目前,新疆天文台正在大力推进110米大口径全可动射电望远镜(QTT)在奇台的建设,并且已经取得一系列进展。展望未来,新疆天文台将以此为契机, 瞄准世界先进水平,为我国射电天文装备进入世界前列、促进相关高技术发展和支撑射电天文前沿突破作出重大贡献。

  奇台站建设意义重大

“依托新疆优越的地理位置和射电天文观测条件,在新疆奇台建造国际先进、功能强大、高效运行的110米大口径全可动射电望远镜,已经成为当前新疆天文台全力奋进的目标。”王娜介绍,新疆奇台110米口径全可动射电望远镜因其建在新疆奇台县,所以也称为QTT项目。

这么重要的大科学装置,选择安装在新疆地区,殊为不易。王娜说,优良的台址是保证射电望远镜高效、安全运行并顺利实现科学目标的重要条件。考察台址候 选点的要素包括:气象条件、无线电环境、地理位置和局部地形、基础条件、地质条件、周边社会发展规划等。对于大型射电望远镜,台址无线电环境和气象条件是 影响望远镜运行效率的最基本因素。因此,在选择建设这一项目时,专家进行了长期和深入的考察。

王娜介绍说,由于卫星的无线电发射产生的干扰是地面台站均难以避开的,所以在无线电环境方面主要是考虑来自地面无线电发射源的干扰情况,而台址的气象 条件在一定程度上决定大型射电望远镜的设计指标、运行安全和性能。经过长期的监测、比对和评估,综合考虑各选址要素,专家们最终确定新疆昌吉回族自治州奇 台县半截沟镇石河子村为QTT候选台址。

那么,未来建成的QTT将能够发挥哪些作用?

“QTT是我国射电天文学前沿突破的基础支撑和必要条件,对我国现代天文学进入世界先进行列有重大作用。”王娜说。

射电天文学在现代天文学领域独树一帜,射电望远镜的每一次重要进步都毫无例外地成为天文学发展的里程碑。类星体、脉冲星、星际分子、宇宙微波背景辐射 等天文学重大发现,均奠基于射电天文学;天文学领域获12项诺贝尔物理学奖,射电天文学占6项。步入高灵敏度、大样本时代的射电天文学,需要更大接收面积 的射电望远镜以探测更暗弱的天体。欧美已建成百米级全可动射电望远镜;我国最大口径的全可动射电望远镜为65米,向国际水平靠近了一大步,但与国际先进水 平仍有较大的差距。

国内外权威专家认为:在150 MHz~115 GHz的频率范围内,QTT将为众多重要天文研究提供出色的高灵敏度观测平台。“这将使中国天文界在脉冲星这一天文热门领域作出世界级的贡献。”王娜说。 QTT加入VLBI网,可使我国VLBI网观测灵敏度提高1.8~2倍,QTT与大型光学和高能天文设备结合,十分有利于我国全波段天文研究突破。

  辐射“一带一路”建设

对于天文科研人员来说,QTT是我国深空探测与测轨导航授时技术创新的重要平台,为我国未来空间活动提供强大的技术支撑。

在天文学家看来,QTT将有助我国空间技术发展,包括航天器VLBI精密定轨、脉冲星深空自主导航、脉冲星时间基准和授时守时创新等国家战略任务的布 局;使我国在这些竞争激烈的国际战略科技领域比肩世界强国,为我国未来的空间活动——探月工程、火星、金星探测等国家任务提供强大的技术支撑,并对国家安 全具有重大意义。

同时,QTT建设必将显著提升我国精密大型天文观测设备研制水平和集成创新能力,提高大型精密科学仪器机械结构、大型机械高精度伺服控制、超低噪声微 电子技术的水平,促进我国精密科学装备向高精度、高效率、高可靠性方向发展,极大地推动我国在相关领域迈进世界先进行列。

此外,QTT项目促进国内外天文学研究与技术合作,进一步推进以我国为主的射电天文国际合作和国家天文发展布局。

“工欲善其事,必先利其器”,“在未来十年及更长的时间内,QTT将使中国能够更广泛地参与国际前沿天文研究。”王娜说。QTT地处亚欧大陆腹地,因 其形成的长基线将决定国内VLBI网最高分辨率、最高灵敏度,同时能够使EVN观测灵敏度提高30%~70%,显著提升我国射电天文研究的创新能力和在国 际合作中的影响力,进一步推进以我国为主的射电天文国际合作和国家天文发展布局。而QTT的建设还将极大促进和带动高技术生产力和基础研究在新疆的发展, 吸引国家天文人才向西部集聚,并在西部形成第一个世界级射电天文观测研究平台和中心。

“依托QTT系统建设新疆最大的科学普及教育基地,对以先进文化引领区域社会发展将产生深远影响。”王娜说。科学和教育的力量越来越深刻地影响着现代 人的生活,激烈的国际竞争也越来越多地表现为科学实力与教育质量的竞争。新疆维吾尔自治区党委和政府提出“以先进文化为引领”的方针,全力支持QTT建 设,并从区情特征出发确定依托QTT系统、规划建设新疆最大的科学普及教育基地。QTT建设将在多民族地区普及科学知识、传播科学思想、弘扬科学精神等方 面发挥重要作用和深远影响。

“更为重要的是,围绕丝绸之路经济带核心区建设,依托QTT建设国家级国际科技合作基地,发挥新疆对周边国家辐射带动作用。”王娜表示,新疆地处亚欧 大陆核心地带,是中国向西开放的重要门户。QTT作为地标性重大科技基础设施,未来将建成国家级国际科技合作基地,成为“科教文化中心”中的一面旗帜,对 周边国家的科技基础设施建设起到辐射带动作用。

  项目全力推进

奇台站的建设也得到国家层面的认可和支持。

2014年,新疆天文台在重大项目申请方面取得突破,“110米大口径全可动射电望远镜关键技术研究”项目获得“973”项目支持。王娜成为该项目的首席科学家,这对QTT项目建设起到重要的促进作用。

王娜介绍说,将QTT建成国际一流的射电天文观测体系,需要攻克一系列关键技术问题。随着天线口径的增大,天线结构重量呈几何级数增长,这使天线结构 刚度和反射面精度对保型设计提出了挑战;天线指向性能的优劣直接影响对目标源的跟踪观测能力,实现2.5″指向精度的伺服控制,需要在复杂环境下解决大惯 量、慢速驱动与高精度之间的矛盾;受到重力、温度、风荷等因素的影响,反射面产生偏差和不均匀形变,需要解决快速高精度面形测量和多节点促动器精确调整问 题,运用主动面技术实现闭环控制;信号接收系统研制需要突破超宽带、低噪声、高集成、高速数字化、实时处理等技术难题。

王娜表示,新疆天文台“973”项目以QTT系统关键技术研究为重点,把射电天文前沿研究与QTT建设紧密结合起来,对QTT系统建设发挥直接推进和保障作用,为QTT系统优化运行提供技术储备,为射电天文学前沿突破提供研究基础。

目前,该项目由新疆天文台牵头,中国科学院国家天文台(本部)、西安电子科技大学、北京大学、南京大学、中国科学院南京天文光学技术研究所、上海交通大学和中国电子科技集团公司第三十九研究所共同参与研发。

2015年4月,“110米大口径全可动射电望远镜关键技术研究”项目启动会在乌鲁木齐隆重举行。中国科学院、新疆维吾尔自治区科技厅相关领导,项目的责任专家、专家组、课题负责人、学术骨干共80余人参加了会议。

中国科学院院士武向平在会议上强调,QTT科学目标和地理位置的重要性都是毋庸置疑的,QTT建设将是世界上射电望远镜建设的里程碑,能够在国家的“一带一路”战略构想上发挥独特作用。

百舸争流,奋楫者先。奇台的启动,必将成为实现QTT建设蓝图中浓墨重彩的一笔。

“展望未来,新疆的天文科研工作将秉持坚韧不拔、持之以恒的精神,一步一个脚印,深入地完成好这一项目,为祖国天文事业的发展筑就长青基业。”王娜最后表示。(记者 彭科峰 通讯员 蒋晨峰)

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