又一个“中国速度”!15个月建两台,我国VLBI网将实现“双子网

甜蜜娱乐小马 2024-12-31 20:37:38

明年中国将发射自己的“天问二号”,在火星环境中使用着中国的技术来进行探测,这一进程壮观又让人激动不已,但是为了后续的轨道精确测定,中国很有可能会在发射之后,立即将六台射电望远镜组网起来,就火星的六个月轨道进行测定。

这也将是我国第一次将甚长基线干涉(VLBI)的成果应用到航天任务当中。

那么甚长基线干涉(VLBI)究竟是什么呢?

我国的VLBI网又发生了怎样的变化?

VLBI网的组成。

甚长基线干涉(VLBI)是大型射电望远镜的网状系统,将测量天体电脑运算的一种方法,这种方法要求多个射电望远镜同时对同一目标天体进行观测,每个射电望远镜通过天体发射出的无线电波进行观测,从而获得相位信息,这一方法用于观测高速近邻天体时就可以较精确地测定其位置,而这一路径过程就是我国VLBI网的组成部分。

为了观测较远的天体,我国VLBI网还需要辅助全世界其他国家的射电望远镜,它们将汇聚在一起,形成一个整体来进行观测。

当“天问一号”于去年成功抵达火星并在轨道上运行之后,专家们就开始提出一个大胆的设想,那就是用我们的VLBI网来测量“天问一号”未来可能更精确的轨道参数。

为了实现这一设想,北京航天飞行控制中心积极地与中国科学院联合组织了一个“高精度火星轨道测定”项目组,由主任级专家和VLBI界技术专家组成。

正是这个项目组促使我们的VLBI网从“四台一中心”扩充到如今的“六台一中心”,而且它们分别是位于新疆的径口500米口径望远镜,以及位于云南大观的三台100米口径射电望远镜,它们共同构成了“南网”。

除了位于山东平衡的500米口径望远镜以及中国科学院长春的30米口径望远镜之外,它们共同碰撞出一个我中所说的“北网”。

这两个网络各自代表着我国VLBI学术界,但两者之间的距离有1200公里之距,而随着日喀则和长白山等40米口径望远镜建成之后,我国VLBI网就完成了从前面所述的两个网络到如今的两个网络之间,在日喀则和长白山两台新的40米口径望远镜建成之后,VLBI网还可以被称为“南北四台”。

新的这两台望远镜有着现代化的面型控制,将在天线效率上比老旧的三台100米口径射电望远镜要提升很多。

这也就是我国VLBI网等效口径迎来新高峰,在此前,“南网”遭遇到的一些问题最终导致老旧的三台100米口径射电望远镜停机,停止工作,那么等效口径随着“南网”的消逝将会下降很多。

但是在前两年的建造过程中,我们在日喀则和长白山两台40米口径新望远镜运行之后,等效口径就将提升至3800公里,这样我们将拥有双子网、双目标,可以同时追踪两个飞行器,在不同时间段内对其进行精准测量。

中国速度。

那么接下来这个问题就是,在日喀则和长白山这两台望远镜是如何建造的呢?

为何在如此短暂的一段时间内可以建造完工,仅用15个月就可以完工,这足以用“中国速度”来形容了。

其实这当中是因为我国曾经建造过和如今是同样型号的望远镜,当时在建造时积累了丰富的经验和技术力量,因此如今再建造这两台40米口径的新望远镜时就轻车熟路,举重若轻。

此外还有更加重要的原因,那就是因为有专业化团队为我国射电天文产业提供支撑,更加众多有效众包模式相互支援,这才得以用“中国速度”来形容。

而这还离不开各个团队之间的紧密配合。

明年中国将发射“天问二号”,以此为契机,六台射电望远镜将组网为其测定轨道,完成深空探测任务。

来自中国科学院射电天文重点实验室的一名研究员表示:“这是我国首次在航天任务中应用甚长基线干涉技术,是中国天文学家的一次成功尝试。”

专家认为,在新建的日喀则和长白山两台40米望远镜投入使用后,中国的VLBI网络将具有“双子网、双目标”的能力,有能力同时监测两个航天器。

中国科学院国家天文台副研究员张雨晨对此表示:“这项新技术极大地提高了观测精度,未来我们还可以探索建立月基或其他天体基的 VLBI 网络。”

此外,中国科学院云南天文台副主任李虹表示,我国计划以400公里的小型射电望远镜为基础建立一个甚长基线干涉系统,以进一步提高观测精度。

双目标、双子网。

人类飞向火星是一个极其漫长又艰苦的过程,因此我们要想办法应对在其飞向火星过程中可能遇到的问题,提高手段和技巧,其中我们的VLBI 网就是其中之一,我们需要让我们的科技发展赶上甚至超过他国,这样才能掌握未来话语权,相比美国吧,即便他们有许多世界顶级的科学团队,但是缺乏足够且可靠的数据,这致使他们无法完成像欧洲那样精准的测定火星轨道数据。

而我们的科学家们抓住了这个机会,也为我国科学发展之路做出重大贡献,对我国和世界都是一个利好消息,并且这种形式今后还会被继续用来跟踪其他深空探测任务,双目标、双子网之间是分离还是结合,这都要看具体情况而定,要不然会影响它们之间的数据质量,有些时候分开可能更好一些。

李虹研究员谈到,长达六个月的大幅变轨探测是极大的挑战,我国飞火星已经解决了许多技术难题,因此我们的科学家们仍然可以继续完成这一项目,并且实现他们最初设想中的所有数据处理和解算。

根据现有知识,一旦“天问二号”成功着陆并开始其科学任务,他便会自动获得位置数据,并且这些数据会不断更新以应对火星自转和公转造成的位置变化。

我们的科学家们针对性的进行了必要性分析,随后确定了哪些流程是必要的,并据此开发出一套高质量,其权威性非常高的数据处理方法,这些数据将用于有效验证结果,并使其更具可读性。

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