研制射电望远镜

1931年，美国无线电工程师卡尔·央斯基（1905～1950年）第一次探测到了来自外太空（银河系）的无线电波。他用的是类似当时常规无线电天线的由木材和导线构成的自制天线。6年后，另一位美国工程师建造了第一架可控向射电望远镜，并开始搜索来自浩渺宇宙中的无线电信号。

1937年，美国工程师格罗特· 雷伯（1911～2002年）在自家后院建造了一台射电望远镜，由此成为了世界上第一位射电天文学家。雷伯的射电望远镜有一个碟形天线（常称做抛物面型天线），天线的直径为9.45米，可接收波长为1.9米的无线电信号。因为无线电波长比光波长得多，所以射电望远镜只有比反射望远镜镜面相应大很多才能达到相似的解析度。到1942年，雷伯利用更短的波长——60厘米——绘制了一幅宇宙射电图。

1946年，英国研究天鹅星座的科学家定位了一个强大的波动射电源，并称之为天鹅座A。到这时，天文学家已经拥有第二次世界大战中研发的雷达微波无线电设备，但是研究射电星系需要性能更强的望远镜。1948年，英国天文学家马丁·赖尔（1918～1984年）建造了一台射电干涉仪（由两台隔开较远的射电望远镜组成），赖尔用它探测到了几百个外太空射电源，包括著名的仙后座A。他继续建造了更大型的射电干涉仪，包括1955年建造的由四架天线构成的射电干涉仪。

大事记

1931年 央斯基第一次探测到来自外太空的射电信号

1937年 雷伯建造了第一台可控向的射电望远镜

1955年 赖尔建造了一台大型射电干涉仪

1957年 焦德雷尔班克射电望远镜建成

1963年 阿雷西博射电望远镜建成

1980年 新墨西哥州索科罗的VLA（甚大天线阵）建成

1957年，英国焦德雷尔班克实验站建造了当时世界上最大的可控向射电望远镜。它由电动机驱动，并且能够抵消掉地球自转效应，自动跟踪行星、恒星或地球卫星。

1957年，世界上第一台大型单座射电望远镜于曼彻斯特大学的焦德雷尔班克实验站在英国射电天文学家贝纳德·洛弗尔监督下建造完成。这台抛物面型射电望远镜直径达76.5米。由于跟踪到了苏联制造的第一颗人造地球卫星“旅伴1号”，这架射电望远镜很快享誉四方。其他大型可控望远镜也在各国相继被建造，包括1961年澳大利亚建造的直径64米的柏克斯无线电望远镜；德国埃菲尔斯堡和美国西弗吉尼亚州格林·班克的直径100米的回转式射电望远镜。美国康奈尔大学在波多黎各西北部的阿雷西博射电望远镜是此类射电望远镜中最大的，为固定在山谷当中的由铝金属片组成的单口径球面天线，直径为305米，并且在球面的焦点上部用导线悬挂了一台射电接收器。这台天文望远镜从1963年开始启用，并且在1974年和1997年对其进行了改建。

知识链接

射电干涉仪

射电天文学家利用地球在其地轴上每日的旋转带动小型射电望远镜的方法，取得了与巨型射电天文望远镜相当的分辨率和灵敏度。从安装在赤道上相隔12个时区的射电望远镜上（位置1和位置2）与从直径为12760千米（地球的直径）的望远镜上获得的信息是相同的。两个装置收集的射电信号传递给电脑整合。借助此项技术，天文学家就可以研究射电星系（大概是从位于星系自身两侧的一对巨大的射电旁瓣发射无线电波的星系）的结构。有些星系的旁瓣跨径可达1600万光年，或者相当于整个“普通”星系（比如我们的银河系）那么大。它们是最大的已知天体结构之一。

左图主画面显示了在美国新墨西哥州索科罗圣阿古斯丁平原上的甚大天线阵（VLA）部分景象。右图显示了射电望远镜是如何在Y型铁轨上实现移动换位的。

即使再大的碟形天线，它的解析度也是有限的，所以为了得到解析度更高的射电信号，天文学家又把目光转回干涉仪。他们将两台或更多的射电望远镜安装在铁轨上，这样可以容易地变化它们之间的距离。通讯电缆将射电望远镜接收到的信号传输到计算机上来分析和表征（或控制射电望远镜的靶向，尤其是在恶劣天气里显得格外重要）。射电天文学家利用多台相互距离较远的射电望远镜组成一个甚大天线阵（VLA）。1980年，美国在新墨西哥州索科罗国家射电天文台建成了一个甚大天线阵，它由27面直径25米的抛物面天线组成，呈Y型排列，Y型的每臂长32千米，可在6个波段工作，并可作圆偏振（左旋和右旋）和线偏振测量。在厘米波段，最高空间分辨率达角秒量级，与地面光学望远镜的分辨率相当，灵敏度比世界上其他射电望远镜高一个数量级，相当于一台单口径36千米的射电望远镜。美国的甚长基线天线阵（VLBA，1993年建成）由10架射电望远镜天线组成，天线分布在从夏威夷大岛的莫纳克亚山到美属维尔京群岛的圣克鲁斯这一跨度超过8000千米的区域内。VLBA收集到的信号反馈回圣索科罗主基地并进行分析。这样，当初雷伯制作的直径9.6米的碟形天线已经扩展成为一台直径有数千千米长的射电天文望远镜，探测的触角可以延伸到浩渺宇宙中更加隐蔽的角落。