浩瀚宇宙的神秘是我們無法想象的，宇宙到底有多大，宇宙為什麼在加速膨脹？我們對宇宙的了解也就是剛看到一絲曙光，太多的科學問題和基本的物理問題需要通過射電天文觀測手段開展，也就是需要依托超級靈敏的射電望遠鏡。

加速膨脹的宇宙

射電望遠鏡，我們大多數人都見過？它是用來接收遙遠太空中星體輻射出的無線電信号，科學家通過分析接收信号的特征，進而尋找生命的形成、宇宙的演化、星體的演變等基礎的物理問題，又或者通過時間、距離尺度的差異化開展科學觀測研究，用來驗證相對論、量子力學等基本的物理理論問題。

接收無線電信号

射電望遠鏡可不是用眼睛看的。

射電望遠鏡不同于光學望遠鏡，光學望遠鏡主要采用成像技術，就像照相機的原理一樣，是我們能夠看到的。而射電望遠鏡采用無線電技術，接收的天體信号是我們用眼睛是看不到的，就像收音機接收的廣播信号一樣。

射電望遠鏡和光學望遠鏡的區别

射電望遠鏡是怎麼工作的呢？

第一，我們首先需要将望遠鏡指向需要觀測的天體，而且望遠鏡要指得非常準才可以。當望遠鏡指向來自宇宙天體時，它的微弱信号被望遠鏡（這個“鍋”）的主反射面彙集、放大、反射至副反射面，信号進一步經過副反射面彙集、反射至“鍋”焦點，這個過程望遠鏡是用它的 “鍋”将信号進行放大。也可說說，望遠鏡的“鍋”面積越大，對信号的放大能力越強，望遠鏡接收信号的能力越強。

射電望遠鏡的工作原理

第二，被“鍋”彙集放大後的天體信号進入到焦點處的饋源喇叭。而實際上，饋源喇叭僅僅是接收機的一部分，接收機将天體信号進一步放大、濾波、變頻等處理，調整信号帶寬、強度等，确保與天文數據處理系統的處理能力相匹配，滿足天文的觀測要求。

射電望遠鏡接收機

通常來說，受到核心微波器件性能瓶頸的限制，接收機的帶寬無法做到很寬，也是就是說，科學家想要開展不同頻段的觀測，就需要不同頻段的接收機，這是因為不同波長的電磁波背後都有對應的科學問題。所以，為了能滿足科學家的要求，技術人員通常在焦點處安裝多套接收機，這樣，便可以開展更多、更豐富的科學研究。下圖我們看到望遠鏡焦點處安裝了多個饋源喇叭。

焦點處不同頻段的饋源

對于實際的觀測，觀測人員依據不同的科學任務，更換不同的接收機，也就是需要把接收機的饋源喇叭旋轉到望遠鏡的焦點位置，确保望遠鏡的觀測效率。我們可以看到接收機系統集成度非常高，而且性能也非常的優良，是望遠鏡最核心的設備之一。

接收機房内不同頻段的接收機

第三，天體信号通過接收機放大、濾波、變頻處理後，進入到天文數據處理系統。早先受數字設備采樣率、采樣帶寬、尺寸、功耗等的技術指标的限制，通常來說不同的科學觀測需要不同的數據采樣和數據處理系統。

單塊數據處理闆

近年來，随着高速集成電路、自動化、軟件、計算機、存儲技術的發展，天文數據處理系統的能力越來越強大，很多天文台也開發了通用型數據處理平台，在這種平台上可進一步開發和擴展的不同的數據處理模塊，實現不同的科學觀測需求。

天文數據處理系統

第四，科學家做好觀測綱要後，工程技術人員依據觀測要求，控制射電望遠鏡切換到需要的接收機通道，并選擇滿足要求的天文數據處理設備。随後，控制射電望遠鏡指向要觀測的天體，并進行數據的記錄、處理、和存儲。經過處理後的數據将存在大型數據服務器中。

典型的VLBI數據處理終端和存儲系統

感謝大家的閱讀和關注，分享下其他射電望遠鏡科普系列文章

1、射電望遠鏡科普系列之二：極其誇張的靈敏度如何實現？

2、射電望遠鏡科普系列之一：站址的選擇為何如此苛刻？

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!