美國(guó)的綠岸射電望遠(yuǎn)鏡

郭紅鋒

創(chuàng)造吉尼斯世界紀(jì)錄的綠岸望遠(yuǎn)鏡

美國(guó)綠岸望遠(yuǎn)鏡，因安裝在美國(guó)西弗吉尼亞綠岸山區(qū)而得名（Green Bank Telescope，GBT）。該望遠(yuǎn)鏡建成于2000年，高146米（相當(dāng)于43層樓高），其天線為100米x110米碟形，面積比足球場(chǎng)還大，由2000多塊鋁制面板鑲嵌而成，重約7700噸。雖然它是個(gè)龐然大物，卻是個(gè)全方向可轉(zhuǎn)動(dòng)的射電望遠(yuǎn)鏡，為目前世界上最大的陸基可移動(dòng)結(jié)構(gòu)，更是此項(xiàng)目中的世界吉尼斯紀(jì)錄者。

綠岸望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)量極大，每秒約1G B;靈敏度也極高，可捕捉到“猶如一片雪花輕輕落地”那樣微弱的信號(hào)，觀察到地平線5度以上的整個(gè)天空，或8 5%的天球。綠岸望遠(yuǎn)鏡是世界上非常獨(dú)特的望遠(yuǎn)鏡，工作波長(zhǎng)為米到毫米（0.29 –116GHz），不同頻率和功能的接收器可在幾分鐘內(nèi)由計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)換到位，接受幾乎連續(xù)的頻率覆蓋信號(hào)。這些都使該望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)行效率很高，每年用于觀測(cè)的時(shí)間達(dá)6500小時(shí)。

主要科學(xué)任務(wù)

綠岸望遠(yuǎn)鏡是世界上非常獨(dú)特的望遠(yuǎn)鏡，在低頻引力波、多信使天文學(xué)、基礎(chǔ)物理學(xué)、快速無(wú)線電瞬變、宇宙學(xué)、恒星形成、天體化學(xué)、星系氣體等研究領(lǐng)域都是一流的望遠(yuǎn)鏡設(shè)備。綠岸望遠(yuǎn)鏡的研究計(jì)劃跨越了傳統(tǒng)學(xué)科界限的范圍，也可以用于化學(xué)、物理、雷達(dá)接收和天文學(xué)研究，這在世界上是無(wú)與倫比的。這些獨(dú)特性使得它在研究太陽(yáng)系、星際化學(xué)、基礎(chǔ)物理、黑洞環(huán)境、恒星形成、星系和星系群的結(jié)構(gòu)和演化，以及宇宙學(xué)等方面都取得了重大進(jìn)展。

該望遠(yuǎn)鏡還有一項(xiàng)非常重要的工作，就是作為宇宙寬頻帶的原子和分子光譜對(duì)河外星系進(jìn)行研究。它以開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡（美國(guó)NASA發(fā)射到繞行太陽(yáng)軌道上，用凌日法搜尋系外類地行星的太空望遠(yuǎn)鏡）發(fā)現(xiàn)的潛在地外行星中挑選出的一些目標(biāo)作為觀測(cè)對(duì)象，以期尋找可能的地外文明，因此被譽(yù)為“先進(jìn)的外星信號(hào)發(fā)現(xiàn)者”。研究人員已經(jīng)從美國(guó)國(guó)家航空航天局“開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡”發(fā)現(xiàn)的1235顆潛在類地行星中精選出86顆，作為綠岸射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)對(duì)象，希望能接收到并甄別出地外高等智慧生物發(fā)來(lái)的無(wú)線電信號(hào)。

“開(kāi)放”的望遠(yuǎn)鏡

綠岸望遠(yuǎn)鏡有一個(gè)與眾不同之處，就是它的開(kāi)放性。望遠(yuǎn)鏡常年接待公眾參觀訪問(wèn)，所在的綠岸天文臺(tái)還為各年齡段的學(xué)生提供S T E M課程。S T E M為科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technolog y）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科英文首字母的縮寫(xiě)。

綠岸天文臺(tái)的S T EM課程覆蓋各個(gè)年齡段和知識(shí)背景，從小學(xué)三年級(jí)一直到研究生階段，旨在培養(yǎng)學(xué)生射電天文學(xué)技術(shù)和應(yīng)用方面的知識(shí)積累和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生可以通過(guò)訪問(wèn)網(wǎng)站找到適合自己的學(xué)習(xí)課程：https：//greenbankobservatory.org/education/research/ 。

綠岸天文臺(tái)還經(jīng)常舉辦各種觀測(cè)人員的培訓(xùn)研討會(huì)，旨在為需要學(xué)習(xí)綠岸望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)操作細(xì)節(jié)的有經(jīng)驗(yàn)的天文學(xué)家提供培訓(xùn)。

為鼓勵(lì)中學(xué)生參與搜尋和發(fā)現(xiàn)脈沖星，美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)和西弗吉尼亞大學(xué)聯(lián)合舉辦了一個(gè)脈沖星搜索協(xié)同項(xiàng)目 （Pulsar sSelect Criteria，簡(jiǎn)稱PSC） ，該項(xiàng)目可以讓學(xué)生參與分析大量國(guó)際射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并由天文學(xué)家給予證實(shí)和確認(rèn)。2009年，美國(guó)西弗吉尼亞州一名高中生參加了PSC項(xiàng)目，她使用綠岸射電天文望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)了一顆新的脈沖星，經(jīng)天文學(xué)家驗(yàn)證后得到確認(rèn)。

綠岸天文臺(tái)的設(shè)施還用于其他方面的科學(xué)研究、教育和公共推廣項(xiàng)目以及公眾培訓(xùn)，每年有許多教師、學(xué)生和普通公眾參加培訓(xùn)，并申請(qǐng)使用這臺(tái)世界一流的綠岸射電望遠(yuǎn)鏡。