为月球探测器“引路”，长白山40米射电望远镜开建

秋天的长白山，景色蔚为壮观，层林尽染间，一台40米口径射电望远镜正在长白山保护开发区管委会马鞍山林场内紧锣密鼓地建设。

▲望远镜效果图。图源：中国电科

“这是一架全可动、高精度的射电望远镜，将承担探月工程四期和深空探测任务，促进我国射电天文科学观测研究发展，预计2024年底前具备初步观测能力。”上海天文台射电天文与技术研究室研究员李斌介绍。

望远镜“安家”

为了给望远镜选个好位置，李斌差不多每年要去10次长白山，跑遍了当地10多个林场。

“长白山观测站海拔995米，高度合适。这里灾害性天气较少，冬季气候干燥，多为晴天，尤其适合开展高频段观测。” 第一次来到马鞍山林场时，李斌就对这里颇为满意。这里位于长白山西侧缓坡，方圆3公里没有常住人口，属于国家重点保护林区。同时，这里工程地质条件优越，能够满足40米射电望远镜桩基承载要求。

▲施工便道建设（2023年8月7日拍摄）图源：中国科学院上海天文台

于是，长白山保护开发区里的第一台望远镜有了“家”。秋冬季节，长白山天寒地冻，气温最低可以达到零下40℃。如何保障望远镜正常工作？

“考虑到东北天气寒冷，为保证望远镜的正常稳定运行，我们在设计上采用整体保温技术，主反射体背架用保温材料包裹，望远镜的天线用料采用的是特制钢材和油漆。”李斌介绍，望远镜天线系统将采用全实面面板，单块面板精度好于80微米，主反射体面型总精度好于0.3毫米，最高指向精度好于5角秒。

建成后，长白山40米射电望远镜将取代上海65米口径天马望远镜，成为矗立在我国最东部的射电望远镜。

“这台望远镜比2012年建成的天马望远镜的经度位置向东增加了6.6度，更靠近我国版图东侧，可比天马望远镜早26分钟捕捉到深空目标。”李斌说。

“VLBI拼图”即将完工

在中国人艰辛而浪漫的探索太空征程中，我国甚长基线干涉测量（VLBI）网一路护航、大显身手。一架望远镜的分辨率毕竟有限，VLBI把多台分布各地的射电望远镜联合起来，联合接收同一天体的无线电波信号，就能达到一台超大望远镜的观测效果。

目前，我国VLBI网包括北京密云、新疆乌鲁木齐、云南昆明、上海天马4个台站，以及上海VLBI数据处理中心，简称“四站一中心”。作为中国探月工程测控系统的重要组成部分，VLBI测轨分系统目前已完成探月工程“绕”“落”“回”三个阶段，以及中国首次火星探测任务的VLBI测定轨任务。

根据探月工程四期部署，为应对多个航天器同时观测的需求，中国科学院上海天文台获批在西藏日喀则、吉林长白山各建一台40米口径射电望远镜。

要想增加等效口径，让组合望远镜观测得更清楚，就要拉长两个望远镜之间的距离。“长白山40米射电望远镜与刚开建的日喀则40米望远镜相距3800千米，两台望远镜建成后，将使VLBI网的等效口径从原先的3200千米提升到3800千米，整个观测网的最大角分辨率将提升18%。”李斌透露。

观测潜力巨大

李斌说，长白山40米射电望远镜的观测频谱从700M赫兹到50G赫兹连续覆盖，且具备升级到86G赫兹的观测潜力，“这在国际上也比较少见。”

测量，是VLBI网的关键词。“测量卫星的精确位置，将数据发回至测控系统，由他们对卫星发号施令。”李斌解释说。

未来15年，中国深空探测将在月球探测、行星探测、运载技术等三个领域，论证实施十大工程任务，计划2030年前后实现载人登陆月球。

“六站一中心”的VLBI网也将发挥更大作用。“一个VLBI网的最小组网配置是3台望远镜，VLBI网日后会组成2个子网，分别跟踪不同航天器，具备‘双子网，双目标’的能力。”李斌说，未来，我们还计划配备7个波段高灵敏度致冷接收机，可以在低频和高频同时观测多个卫星。

来源：科普时报

文/史诗