天文源跟蹤和數(shù)據(jù)文件生成

摘 要 本文是專題“面向天文、物理和多個(gè)工科專業(yè)的射電望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”上篇，內(nèi)容包括望遠(yuǎn)鏡基本參數(shù)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以及天文源跟蹤、數(shù)據(jù)文件生成兩個(gè)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡天文觀測(cè)功能的選做實(shí)驗(yàn)。太陽(yáng)是距離我們最近的較強(qiáng)天文射電源，本文基于實(shí)例介紹了太陽(yáng)射電流強(qiáng)時(shí)域變化實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 天文教學(xué);射電天文觀測(cè);望遠(yuǎn)鏡控制;頻譜儀API編程;太陽(yáng)射電輻射

1 前言

1.1 射電天文的發(fā)展

從古至今，在好奇心的驅(qū)使下，人類對(duì)頭頂星空的探索從未止步。數(shù)千年以來(lái)人們主要在可見光波段對(duì)太空進(jìn)行觀測(cè)，直到20世紀(jì)30年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師卡爾·央斯基無(wú)意間發(fā)現(xiàn)了來(lái)自銀河系中心的射電波段輻射，從而拉開了射電天文的序幕。

“二戰(zhàn)”期間，雷達(dá)技術(shù)突飛猛進(jìn);戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，射電天文觀測(cè)也隨之駛?cè)肓丝燔嚨馈?951年，來(lái)自銀河系的氫原子21cm 超精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線首次被觀測(cè)到[1]，人們由此開始了銀河系旋臂結(jié)構(gòu)的研究，并擴(kuò)展到更高的射電頻率，依托分子轉(zhuǎn)動(dòng)譜線的觀測(cè)描繪銀河畫卷[2]。幾十年來(lái)射電天文取得了大量重要發(fā)現(xiàn)，其中被授予諾貝爾獎(jiǎng)的成果包括：脈沖星的發(fā)現(xiàn)、孔徑綜合技術(shù)、宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)、脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)、宇宙微波背景輻射各向異性、銀河系中心黑洞的發(fā)現(xiàn)等[3]。

中國(guó)天文學(xué)歷史悠久，秦漢時(shí)期就建立了二十四節(jié)氣[4]，歷朝的欽/司天監(jiān)更是記錄了豐富的新星和超新星爆發(fā)[5]。隨著我國(guó)天文學(xué)科和相關(guān)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)在射電天文觀測(cè)領(lǐng)域取得了前所未有的進(jìn)步。其中最受矚目的是南仁東先生主持建造的五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）[6]，在脈沖星、快速射電暴、引力波等研究中取得了重要進(jìn)展。FAST 取得的國(guó)際領(lǐng)先科學(xué)成果激勵(lì)了青年學(xué)者們努力攀登科學(xué)高峰，喚醒了廣大群眾的科學(xué)熱情。另外，正在建設(shè)的新疆奇臺(tái)110m 射電望遠(yuǎn)鏡（QTT）預(yù)期在利用分子譜線研究恒星形成等領(lǐng)域取得突破[7]，云南景東120m 口徑全可動(dòng)脈沖星射電望遠(yuǎn)鏡預(yù)期在脈沖星等領(lǐng)域取得突破[8]。

同時(shí)，中國(guó)還積極參與了國(guó)際射電天文研究合作，其中最具代表性的是作為創(chuàng)始成員國(guó)深入?yún)⑴c平方公里陣列（SKA）項(xiàng)目[9]。SKA 望遠(yuǎn)鏡陣列有效接收面積達(dá)到平方公里量級(jí)，是迄今人類建造的最宏大天文觀測(cè)設(shè)施。它匯聚了射電天文領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，將為我們?cè)谟钪嬖匐婋x、引力波檢測(cè)、太陽(yáng)系外行星探測(cè)等諸多領(lǐng)域研究提供前所未有的利器。對(duì)SKA 項(xiàng)目的人員和技術(shù)投入對(duì)于我國(guó)天文學(xué)發(fā)展將至關(guān)重要。