天馬望遠鏡 湯海明攝
5月15日上午，2018年度上海市科學技術獎勵大會舉行，大會共授獎300項（人）。引人矚目的是“上海65米射電望遠鏡系統研制”項目（天馬望遠鏡），摘得科技進步特等獎。
走近“天馬”
在毗鄰佘山的天馬山腳下，矗立著一臺“65米口徑、全方位可轉動、射電望遠鏡”，這就是“天馬”，它其以獨特的方式，捕捉來自浩瀚宇宙的動靜和聲響，為人類“天馬行空、探索宇宙奧秘”貢獻力量。它已經七歲了，“誕生”的時候，它曾被譽為“亞洲第一射電望遠鏡”。
項目第一完成人、中科院上海天文臺臺長沈志強介紹，“天馬”體重2700噸，身高70米，占地面積相當于8個籃球場大小。走近“天馬”，可以清晰地看到底部6組滾輪。“有了滾輪，天馬可以實現‘全方位可動’，但不是轉360度，而是通過左右270度交叉轉動實現的。”
雖然是望遠鏡，但是射電望遠鏡并不能“看到”滿天星斗和美麗的星云。沈志強說，“射電天文學誕生于1933年，用天線‘傾聽’來自宇宙的聲音，接收特定波段的電磁信號，將原始信息提供給科學家進行數據處理，解決不同的天文學問題。饋源艙就是“信號接收機”，像是天馬的“耳朵”，它的工作波長從最長21厘米到最短7毫米共八個波段，也是我國目前工作波長可覆蓋全部厘米波段的高性能射電望遠鏡。站在饋源艙，仿佛立在“一口鍋”的中心，可以看到“鍋面”——由1008塊面板組成的直徑為65米的白色主反射面，這里有我國自主研發的第一個大型天線主反射面主動調整系統。“鍋底”有連接著面板的1104臺促動器。上海交通大學葉騫副研究員介紹，“促動器”的作用是通過控制調整面板以實現望遠鏡的高效率跟蹤觀測。由于在底部，要承受雨天過后積水的浸泡，“促動器”的材料是“防水”的。
“前世今生”，話“天馬”
“空間觀測進入新階段，天文觀測技術必須革新”。上世紀70年代，為了改變中國天文學觀測設備和研究技術落后的現狀，中科院院士、上海天文臺原臺長葉叔華高瞻遠矚地提出發展甚長基線干涉測量技術（VLBI，very long baseline interferometry）和建造射電望遠鏡的設想。她多方奔走，帶領上海天文臺在1979年、1987年先后建成6米和25米射電望遠鏡。這兩個望遠鏡可以說是“天馬”的哥哥和姐姐，讓中國的天文事業趕上了世界新老技術的轉換時機，很快融入了世界天文科學的發展。
隨著時代的發展，與國際先進水平相比，已有的射電望遠鏡天線口徑小、觀測頻率低，嚴重制約著未來執行國家深空探測重大任務和開展射電天文觀測研究能力。在葉叔華院士的推動下，以服務國家探月、深空探測任務和開展射電天文觀測研究為目標，從2008年起上海天文臺肩負起研制具有多種科學用途的世界級大型射電望遠鏡系統的重任。
在天馬望遠鏡的測控中心內，墻上的一幅幅照片記錄了“天馬”誕生前的一個個重要過程：2009年6月地質鉆探、2011年滾輪吊裝到位、2012年副反射面吊裝到位……對于天馬望遠鏡的每個重要時間節點，當年的首席科學家沈志強如數家珍：“2008年10月底立項、2009年12月29日奠基、2010年3月19日開始現場建設，2012年10月28日落成。”
“這個過程培養和鍛煉了一支具有射電天文研究、設備研制的優秀隊伍。我們的團隊夜以繼日、精誠合作，運用分別制造最后拼裝的方式，最后原定的6年建設周期被縮短到3年。”上海天文臺劉慶會研究員自豪地說。
“天馬”行空，武功高強
專家認為，天馬望遠鏡是我國第一臺性能先進功能齊全的全可動大型射電望遠鏡系統，實現了我國建設世界級大型射電望遠鏡的目標。
“天馬望遠鏡研制過程中攻克的關鍵技術對今后大型射電望遠鏡研發也有重要應用價值。”沈志強表示，天馬望遠鏡凝聚了上海天文臺聯合中電54所、上海交大、中電16所等單位40多項關鍵技術和集成創新成果。例如，首次建成了性能先進功能齊全的全可動大型射電望遠鏡系統，實現了3角秒的高精度指向，并達到了在1.2-50GHz八個波段任意仰角好于50%的高效率。
目前“天馬”綜合性能指標在同類型望遠鏡中位列世界前三，建成以來，已經成為我國深空探測器測軌定位的國之重器，極大地提升了我國探月衛星和深空探測器測定軌能力、國際VLBI和射電天文觀測能力。值得一提的是，2018年“天馬”為“嫦娥四號”保駕護航立下了“汗馬功勞”，在VLBI測定軌及中繼星天線在軌標定任務中做出了關鍵貢獻。
“天馬”先后入選中國十大科技進展新聞、國防科技工業十大新聞、 十大天文科技進展、中科院改革開放40年40項標志性重大科技成果并榮登上海十大科技進展榜首。
未來，“天馬”將繼續服務嫦娥五號、火星探測器、探月四期、小行星探測等的測定軌任務；也將繼續脈沖星、大質量恒星、活動星系核、X射電雙星等的觀測研究。據悉，以“天馬”為基礎，上海天文臺正積極參與建設世界上最大的綜合孔徑射電望遠鏡——“平方公里陣列射電望遠鏡(Square Kilometre Array，SKA)，努力推動世界天文事業的不斷發展。
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