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草原天眼——明安图观测基地

来源:光明网2021-08-06 10:29

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  前身大事记

  1958年

  海南岛中苏日环食联合观测之后,苏方将两台厘米波太阳射电望远镜赠与刚刚成立的北京天文台,安装在北京沙河站(1960年中苏关系破裂,该望远镜被苏联收回),从此开启了我国射电天文学研究的历史。

  1959年

  北京天文台与电子所合作组建射电天文组,王绶琯先生任组长。

  1961年

  傅其骏(图1左一)担任厘米波小组的组长,该小组的主要研究方向即为太阳射电天文学。

  1964年

  北京天文台研制成功了国内第一台3.2厘米波段的太阳射电望远镜。

草原天眼——明安图观测基地

图1. 1964年我国研制的第一台太阳射电望远镜(图源:傅其骏提供)

  1970年

  为满足我国第一颗人造地球卫星发射的太阳活动预报需求,研制了太阳10.7厘米波段射电望远镜系统,该系统一直运行至今,已经连续工作了4个太阳活动周。

  1980年

  在密云站建成了天线直径为9米、频率为460MHz的4×16太阳射电复合干涉仪阵列。

  1994年

  傅其骏研究员负责的太阳射电宽带动态频谱仪项目开始启动,分5个频段分别安装在北京沙河站(1.1-2.06GHz、2.6-3.8GHz、5.2-7.6GHz)(图2)、紫金山天文台(4.50-7.50GHz)和云南天文台(0.68-1.50GHz)。

  1999年

  沙河站观测设备全部迁至怀柔站,至今怀柔观测站仍运行着太阳射电宽带动态频谱仪和太阳10.7厘米波段射电望远镜。同年,中国科学院国家天文台实施创新工程,成立太阳射电研究团组,颜毅华研究员担任首席科学家。

草原天眼——明安图观测基地

图2. 在怀柔太阳观测基地运行的太阳射电宽带动态频谱仪和10.7厘米(2.84GHz)波段射电望远镜(图源:谭程明摄)

  草原天眼,开启追日梦想

  2008年,新一代厘米-分米波射电日像仪(现名为明安图射电频谱日像仪,英文简称MUSER)研制项目在内蒙古正镶白旗明安图镇举行奠基仪式。这里位于锡林郭勒草原的西南部,距离北京400多公里,地势平坦,四周丘陵环绕,形成天然的无线电屏障,是开展射电天文观测的极佳场所。

  2009年,新一代厘米-分米波射电日像仪项目启动,从此明安图太阳射电频谱日像仪扎根草原,开始了追日之旅。明安图射电频谱日像仪共有100面天线,以螺旋状结构排列在方圆10平方公里的三条旋臂上,分为低频阵列(40面4.5米天线)和高频阵列(60面2米天线)。采用综合孔径技术通过相干成像方式得到太阳射电源在不同频段(对应于光球以上的不同高度)上高分辨亮度分布。2010年明安图观测站成立。

  2016年明安图射电频谱日像仪通过验收,正式进入观测阶段。100面天线日出而作,日落而归,像向日葵一样,追随太阳,捕捉来自太阳的射电信号,为科学家们研究太阳提供新的观测窗口。同年,太阳射电研究团组和明安图观测站整合为明安图观测基地。

草原天眼——明安图观测基地

图3. 明安图太阳射电频谱日像仪远景(图源:颜毅华摄)

草原天眼——明安图观测基地

图4.明安图观测基地太阳射电频谱日像仪中心区天线阵列(图源:颜毅华摄)

  这里还拥有新建的明安图甚低频数字射电试验阵(ULTRA-P)和甚低频射电频谱分析仪(LoFRE),工作频率为1-70MHz,由倒V型天线组成,开展射电巡天和成像观测、以及系内行星的低频射电观测,并与嫦娥四号中继星(甚)低频探测器进行地-月联合观测实验。

草原天眼——明安图观测基地

图5. 甚低频数字射电试验阵中心区(左)和甚低频射电频谱分析仪(右)(图源:陈林杰摄)

  另外,这里还拥有一个口径3米的三频段太阳射电望远镜(工作频率分别为2801、4542、9084MHz),可用于太阳活动预报和太阳风暴事件的实时警报。

草原天眼——明安图观测基地

图6. 三频段太阳射电望远镜(图源:谭程明摄)

  永不停歇的追日脚步

  明安图观测基地目前还在建设国家子午工程二期太阳-行星际监测链分系统的超宽频带射电频谱仪、米波十米波射电日像仪和行星际闪烁望远镜。将来明安图观测基地将拥有多个探测设备的联合观测,将获得从太阳表面以上到近地空间的广阔范围内的射电图像和频谱,对太阳爆发活动产生的行星际扰动源(CME、激波、非热粒子和太阳风等)的触发机制、初发过程、加速机制、传播规律,以及对对近地空间的相互作用和演化作用进行前所未有的细致研究,为空间天气学研究并保障行星际空间安全提供至关重要的依据。

草原天眼——明安图观测基地

图7. 子午工程二期监测布局(图源:王威提供)

  明安图观测基地将发展成为一个国际上独一无二的集太阳物理、空间物理、空间天气学为一体的高水平综合性太阳射电观测研究中心,并成为保障我国近地空间安全的重要基础性设施。

  作者简介:黄静,中国科学院国家天文台明安图观测基地副研究员,主要从事太阳射电物理研究、太阳射电频谱日像仪数据分析和研究。

  文稿编辑:赵宇豪

[ 责编:蔡琳 ]
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