“上海视野”攻克系列技术难题

　　大型射电望远镜是深空探测器导航和天文学研究等领域的关键基础设施，代表了一个国家的综合创新能力。我国先后建设了口径为25米至50米等4面射电望远镜。2007年，它们和上海数据处理中心组成的甚长基线干涉测量（VLBI）网，作为探月工程VLBI测轨分系统，对探月工程国家重大专项（嫦娥一号）的精密测定轨任务做出了重大贡献。但是，当探索太空的视野需要望向宇宙的更深处时，我国射电望远镜与国际先进水平的差距，大大制约了“中国视野”。

　　从2008年起，中科院、上海市和探月工程联合出资，由上海天文台负责开始研制一台具有多种科学用途的世界级大型射电望远镜系统即上海65米射电望远镜，建设地点在上海市松江佘山基地。十年后，当记者站在70米高、2700吨重的“天马”脚下，清晰地看到望远镜底部旋转的轨道和主反射面下的俯仰装置，才明白天马望远镜所获一切殊荣的意义。

　　建设大型射电望远镜，需要攻克高精度指向、高接收效率、低温宽频带接收、复杂灵活控制、综合性能测试和模型建立等一系列技术难题，是一个国家综合创新能力的集中体现。上海天文台联合中电54所、上海交大等单位，攻克40多项关键技术和集成创新，建成了我国第一台性能先进功能齐全的全可动大型射电望远镜系统，实现了我国建设世界级大型射电望远镜的目标。该系统综合性能指标在同类望远镜中位列世界前三，极大提升了我国探月卫星和深空探测器测定轨能力、国际VLBI和射电天文观测能力。

　　自主创新首次无缝轨道焊接

　　作为一台全方位可转动的望远镜，天马望远镜的硬件和软件系统实现了多项自主创新。其工作波长从最长21厘米到最短7毫米共8个波段，是我国目前工作波长可覆盖全部厘米波段的高性能射电望远镜。据天马望远镜首席科学家、上海天文台台长沈志强介绍，设计之初经过国际专家的评审和论证，“天马”采用了我国自主研制的第一个大型天线主反射面主动调整系统。

　　登上天马望远镜，距地面高约30多米的五层楼处是馈源舱，8个波段的信号接收机就在这里。沿着陡峭楼梯再爬三层，向下俯视，正好面对1008块面板组成的巨大“大锅盖”——直径为65米的白色主反射面。我国自主研发的第一个大型天线主反射面主动调整系统就在这里。通过连接着面板的1104台促动器，将每块面板定位精度控制在15微米，补偿天线在俯仰角度上的重力形变，使天线保持标准的抛物面形状。保证望远镜实现不同的“视角”和转速，完成高效率跟踪观测。

　　同时，天马望远镜在国内首次采用了无缝轨道焊接技术。焊接后轨道整体平面度达到0.46毫米，好于设计要求，不仅提高了轨道精度和承载力，而且延长了轨道、滚轮以及地基的使用寿命。天马望远镜首席科学家、上海天文台台长沈志强告诉记者，天马望远镜每年运行时间长达7000小时（包括维护保养时间），已有十多家单位数十名科学家利用天马望远镜进行观测，在相关领域观测水准达到国际先进水平。

　　深空观测提高探测灵敏度

　　天马望远镜作为主力测站先后参加并成功完成了2012年的嫦娥二号奔小行星探测、2013年的嫦娥三号月球软着陆、2014年的嫦娥五号飞行试验器、2018年嫦娥四号中继星和嫦娥四号探测器的VLBI测定轨任务，使我国VLBI观测网的灵敏度提至2.6倍以上，时延测量误差由嫦娥二号时的1.77纳秒降至0.67纳秒，大幅提高VLBI系统的测量能力，为探月系列卫星VLBI测定轨做出卓越贡献。

　　随着我国对以火星为代表的更加遥远的深空科学探测活动日益增多，综合性能位于世界前列的天马望远镜不仅可以为深空探测器的测轨和数据接收服务，而且地处几个国际上主要VLBI网的交汇处，能有效提高国际VLBI网的探测灵敏度。与此同时，天马射电望远镜在脉冲星和谱线射电天文研究中取得一系列原创性观测成果，赢得了国际同行瞩目。 

　　本报记者  马亚宁