據(jù)央視新聞 9 月 1 日報道,從中國科學院上海天文臺獲悉,我國科研團隊已成功構(gòu)建國際上首個月球軌道 VLBI(甚長基線干涉測量)系統(tǒng),并于近期在月-地長基線上成功檢測到天體射電輻射與航天器信號的干涉條紋。
該系統(tǒng)所有在軌設備運行狀態(tài)良好,性能指標全面滿足設計要求,為超高分辨率射電天文學和精確航天器跟蹤開辟了新的可能性。相關(guān)成果近日在學術(shù)期刊《中國科學:物理學力學天文學》英文版在線發(fā)表。
IT之家從報道獲悉,中國科學院上海天文臺科研人員牽頭負責的月球軌道 VLBI 試驗系統(tǒng)(LOVEX,Lunar Orbital VLBI EXperiment)是中國月球探測工程嫦娥七號的一個科學組成部分。
LOVEX 充分利用嫦娥七號鵲橋二號中繼星平臺及其相關(guān)設備(包括 4.2 米口徑 X 波段天線、固存和 S / Ka 波段通信系統(tǒng)等),并在鵲橋二號搭載 VLBI 專用設備,建立了國際上首個月球軌道 VLBI 系統(tǒng)。LOVEX 與地面 VLBI 臺站聯(lián)合觀測,構(gòu)成的月地基線空間 VLBI 網(wǎng),具有 38 萬千米超長基線、超高空間分辨率,可開展深空探測器精密測定軌和具有重大科學意義的天文觀測研究。
VLBI 專用載荷設備由上海天文臺牽頭負責,聯(lián)合國內(nèi)多家航天電子技術(shù)單位共同完成研制。主要設備包括 X 波段低溫接收機及制冷機控制單元(如下圖 a,c,d)、被動氫原子鐘(b)、變頻和數(shù)據(jù)采集后端(f)、VLBI 饋源、波束波段及電纜組件等。鵲橋二號中繼星于 2024 年 3 月 20 日發(fā)射,并成功進入橢圓環(huán)月軌道,目前運行于近月點 300 公里、遠月點 16 萬公里的穩(wěn)定軌道。VLBI 設備經(jīng)過單機測試,各項指標滿足要求。
LOVEX 首次 VLBI 實驗觀測天體為類星體 AO 0235+164,該目標源是已知明亮的耀變體,具有強烈的射電輻射和極端亮溫度,位于月球軌道平面附近,月地投影基線變化較大,是驗證 LOVEX 探測極限的理想目標。
LOVEX 聯(lián)合上海天馬、昆明、南山等地面望遠鏡于 2024 年 10 月 18 日首次在 0.37 倍地球直徑的投影基線上探測到該源的干涉條紋。2025 年 1 月 23 日,在 5.5 倍地球直徑基線上實現(xiàn) 512MHz 全帶寬觀測,數(shù)據(jù)質(zhì)量顯著提升,這些結(jié)果驗證了 LOVEX 具有探測亞毫角秒尺度結(jié)構(gòu)的能力。
LOVEX 還成功應用于深空探測領域,對地月 L2 點的嫦娥六號軌道器進行了精密定軌,展示了該系統(tǒng)在前沿天文研究與我國深空探測能力的雙重價值,體現(xiàn)了我國在空間科學儀器研發(fā)和天文觀測技術(shù)的創(chuàng)新能力。
LOVEX 是第一個由一個國家獨立完成的空間 VLBI 系統(tǒng)。LOVEX 成功檢測到天體射電輻射和航天器信號在月-地基線的干涉條紋,顯示了該系統(tǒng)各項設備運行正常,各項性能和指標滿足要求,整個系統(tǒng)是成功的。為超高分辨率射電天文學和精確航天器跟蹤開辟了新的可能性。
LOVEX 是世界上第四個運行的空間 VLBI 項目。LOVEX 具有以下創(chuàng)新特點:
最長的干涉基線,達到約 38 萬千米;
在所有空間 VLBI 系統(tǒng)中,觀測帶寬最寬(512MHz),數(shù)據(jù)速率最高(2Gbps);
工作在 X 波段(深空通信頻段),實現(xiàn)了空間-地球基線上首次對深空探測器的 VLBI 測量試驗;
在太空任務環(huán)境中首次實現(xiàn)對原始 VLBI 數(shù)據(jù)的機載存儲;
第一次將高精度被動氫原子鐘用于 SVLBI。
隨著數(shù)據(jù)收集的繼續(xù)和科學分析的進展,LOVEX 有望提供對天文環(huán)境的深入了解,并為未來深空探測能力的提升作出更大貢獻。