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在接近西藏的唐古拉山口高度的這片荒原上，建設(shè)一座規(guī)模如此巨大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列必定面臨一系列工程挑戰(zhàn)。整個(gè)項(xiàng)目的管理和技術(shù)中心設(shè)在海拔2900米，所有的設(shè)備先匯集于此，經(jīng)裝配調(diào)試后再運(yùn)送至5千米的高原平臺(tái)（見(jiàn)圖4）。直徑12米的射電望遠(yuǎn)鏡連支架和附屬設(shè)備每臺(tái)重達(dá)一百噸！為此由德國(guó)的專業(yè)設(shè)備公司設(shè)計(jì)了特種的高原重載車輛，這些車輛不僅用以輸送射電望遠(yuǎn)鏡到5千米的高原平臺(tái)，而且也負(fù)責(zé)在整個(gè)陣列系統(tǒng)中調(diào)整每個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的精確位置（見(jiàn)圖5）。圖片6顯示的就是特種運(yùn)輸車輛正馱載著百噸重的射電望遠(yuǎn)鏡在恒古的曠野上艱難地往上挺進(jìn)，看著這張照片，我為人類探索大自然的不屈不繞的精神深深地感動(dòng)。

圖4

圖5

圖6

我們知道，任何一幅圖像都可以分解成許多亮度分布的正弦和余弦成分；反之，如果知道了這些正弦和余弦成分，就可以合成原來(lái)的圖像[2]。分布在高原上的ALMA系統(tǒng)中所有射電望遠(yuǎn)鏡都對(duì)準(zhǔn)同一片星空，每臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡收到電磁輻射信號(hào)后先作預(yù)處理，訊號(hào)經(jīng)數(shù)字化后由光纖送至海拔2900米處的技術(shù)中心。各路訊號(hào)匯總后送大型計(jì)算中心處理（圖片7），經(jīng)傅里葉變換后可直接得到天體的電磁輻射圖象。在直接成像功能上，綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡更像光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而這是單口徑射電望遠(yuǎn)鏡完全無(wú)能為力的。

圖7

ALMA投入運(yùn)行僅二年多，已經(jīng)產(chǎn)生了一批重大成果，它必將會(huì)對(duì)天文物理的研究產(chǎn)生難以估量的貢獻(xiàn)[3]。這里是ALMA在本月發(fā)布的最新圖片（圖片8），在非常年輕的恒星（TW Hydrae）的四周的星塵環(huán)中間有明顯的間隙，在靠近中心的軌道中很可能有一顆海王星大小的系外行星，而且很可能是與海王星一樣的巨大的冰球體，這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)認(rèn)識(shí)行星生成機(jī)制將會(huì)有深遠(yuǎn)的影響[4]。

圖8

作個(gè)小結(jié)：

1）綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡是射電天文觀測(cè)技術(shù)發(fā)展的主流，它們才是天文物理研究的利器。

2）綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡技術(shù)也并非完美無(wú)缺，單口徑射電望遠(yuǎn)鏡也不是一無(wú)長(zhǎng)處，也許不久的將來(lái)它們可以聯(lián)網(wǎng)合作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

3）中國(guó)的500米單口徑射電望遠(yuǎn)鏡具有極高的靈敏度，由于采用多波束掃描，巡天速度效率高，它工作在厘米波段，受大氣干涉影響小，它可能會(huì)在一些特定的天文研究領(lǐng)域中發(fā)揮積極作用。

4）事實(shí)上，中國(guó)參與并主導(dǎo)的國(guó)際SKA項(xiàng)目就是要建設(shè)世界最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，這方面中國(guó)也有長(zhǎng)足的進(jìn)步，只是少為人知而已。綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)是電動(dòng)力學(xué)和信號(hào)處理技術(shù)，中國(guó)不缺這方面的人才和經(jīng)驗(yàn)，我對(duì)SKA項(xiàng)目的未來(lái)充滿信心。

由于篇幅關(guān)系，對(duì)以上幾點(diǎn)結(jié)論的詳細(xì)介紹和分析不在本文中展開。也希望有興趣和有一定理工基礎(chǔ)的讀者能辛苦一下，讀一讀本文的附件[2]，這個(gè)附件是我的好友王博士特地為本文精心制作的。為了更好更全面地理解綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，我曾向王博士多次討教，在學(xué)習(xí)和討論中產(chǎn)生了幾十頁(yè)之多的草稿，最后幾經(jīng)修改，遂成此附件。該文從電動(dòng)力學(xué)最基本的概念出發(fā)，導(dǎo)出了綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡的工作原理，文章推理嚴(yán)謹(jǐn)、文字簡(jiǎn)明扼要，綜觀各種教科書和網(wǎng)上文獻(xiàn)無(wú)出其右了。謹(jǐn)此對(duì)好友王博士表示深深的感謝。

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[1]Zezong, Xi, "The Discovery of Jupiter's Satellite Made by Gan De 2000 years Before Galileo", Chinese Physics 2 (3) (1982): 664–67.

[2]附件“Radio Telescope.Pdf"

[3]http://www.almaobservatory.org/en/press-room/press-releases

[4]Astronomers found a sign of a growing planet around TW Hydra, a nearby young star, using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Based on the distance from the central star and distribution of tiny dust grains, the baby planet is estimated to be an icy giant, similar to Uranus and Neptune in our Solar System. This result is another step for understanding the origins of various types of planets.

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