前面文章（《上知天文》十三、你必須了解的天文望遠鏡-光學篇）我們介紹了光學天文望遠鏡，本文主要介紹射電天文望遠鏡的基本知識。

提到射電望遠鏡就不能不提小夥伴們耳熟能詳的應該是咱們國家的fast天文望遠鏡，以及上個月（2019年4月10日）獨領風騷的事件視界望遠鏡EHT，後者成功拍攝出人類首張黑洞照片。

射電望遠鏡（英文名稱radio telescope）是指接收天體射電波段輻射的望遠鏡，可以測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量 。不論以上哪種射電望遠鏡，它們的原理都差不多。星星照射過來一束電磁波之後，被望遠鏡的鏡面反射，聚焦在焦點處，這個就跟牛頓反射式望遠鏡的光路差不多。

射電望遠鏡的外形各異，有固定在地面上的單一口徑的球面射電望遠鏡；還有那種帶雲台的，能全方位轉動的，這種射電望遠鏡的樣子，跟我們家裡用的衛星電視接收天線類似；也有那種網狀，由金屬杆制成的射電望遠鏡（米波、分米波射電望遠鏡）。

圖14.1 北京密雲國家天文台射電望遠鏡

射電望遠鏡絕大多數都是使用旋轉抛物面做反射面，這是因為這樣形狀的反射面，更容易實現同相聚焦。

制作一個大的射電望遠鏡對精度要求還是很高的，通常要求這個實際的抛物面跟理想抛物面的均方誤差要小于λ/16~λ/10之間，隻有這樣，才能讓這個射電望遠鏡滿足工作條件，在波長大于λ的射電波段上有效工作。可見我國的fast射電望遠鏡的制作難度有多高了。

按照現有的技術水平要求最弱的電平一般需要達到10~20W，天體發射過來的射電波經過反射面彙聚到焦點處放大到10~1000倍，變換成中頻，用電纜傳送到控制室，然後進一步放大、檢波，最後進行特定研究方式的記錄、處理和顯示。

空間分辨率是望遠鏡區分天球上兩個彼此靠近的射電源的能力。靈敏度是反應射電望遠鏡探測微弱射電源的能力。跟前文我們提到的光學望遠鏡一樣，射電望遠鏡同樣要求有更高的空間分辨率和靈敏度。

主要代表是采用單盤抛物面天線的經典式射電望遠鏡。按機械裝置和驅動方式，連續孔徑射電望遠鏡（它通常又是非連續孔徑的基本單元）還可分為三種類型。

1、全可轉型或可跟蹤型可在兩個坐标轉動，分為赤道式裝置和地平式裝置兩種，如同在可跟蹤抛物面射電望遠鏡中使用的。

2、部分可轉型可在一坐标（赤緯方向）轉動，赤經方向靠地球自轉掃描，又稱中星儀式（見帶形射電望遠鏡）。

3、固定型主要天線反射面固定，一般用移動饋源（又稱照明器）或改變饋源相位的方法。

圖14.2 fast天文望遠鏡

以幹涉技術為基礎的各種組合天線系統。20世紀60年代産生了兩種新型的非連續孔徑射電望遠鏡——甚長基線幹涉儀和綜合孔徑射電望遠鏡，前者具有極高的空間分辨率，後者能獲得清晰的射電圖像。世界上最大的可跟蹤型經典式射電望遠鏡其抛物面天線直徑長達100米，安裝在德國馬克斯·普朗克射電天文研究所；世界上最大的非連續孔徑射電望遠鏡是甚大天線陣，安裝在美國國立射電天文台。

為了觀測弱射電源的需要，射電望遠鏡必須有較大孔徑，并能對射電目标進行長時間的跟蹤或掃描。此外，還必須綜合考慮設備的造價和工藝上的現實性。

射電觀測在很寬的頻率範圍進行，檢測和信息處理的射電技術又遠較光學波段靈活多樣，所以射電望遠鏡種類繁多，還可以根據其他準則分類：諸如按接收天線的形狀可分為抛物面﹑抛物柱面﹑球面﹑抛物面截帶﹑喇叭﹑螺旋﹑行波﹑偶極天線等射電望遠鏡；按方向束形狀可分為鉛筆束﹑扇束﹑多束等射電望遠鏡；按工作類型可分為全功率﹑掃頻﹑快速成像等類射電望遠鏡；按觀測目的可分為測繪﹑定位﹑定标﹑偏振﹑頻譜﹑日象等射電望遠鏡。

圖14.3 美國eva射電望遠鏡群

1、2012年，我國在上海佘山建成了亞洲最大，同類型望遠鏡總總體性能位列全球第四的65米射電天文望遠鏡。

2、“中國天眼”是一個500米口徑球面射電望遠鏡，由我國天文學家南仁東于1994年提出構想，曆時22年建成，于2016年9月25日落成啟用。是由中國科學院國家天文台主導建設，具有我國自主知識産權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。綜合性能是著名的射電望遠鏡阿雷西博的十倍。截至2018年9月12日，500米口徑球面射電望遠鏡已發現59顆優質的脈沖星候選體，其中有44顆已被确認為新發現的脈沖星。

2019年4月10日晚，數百名科學家參與合作的“事件視界望遠鏡（EHT）”項目在全球多地同時召開新聞發布會，發布了人類拍到的首張黑洞照片。該黑洞圖像揭示了室女座星系團中超大質量星系M87中心的黑洞。該黑洞距離地球5500萬光年，質量為太陽的65億倍。圖中心的暗弱區域即為“黑洞陰影”。

圖14.4 EHT拍攝的首張M87黑洞照片

2015年1月13日，阿塔卡瑪探險者實驗（APEX）與阿塔卡瑪大型毫米波天線陣（ALMA）成功聯合觀測，組成一個2.08公裡的虛拟射電望遠鏡，如今與7000公裡外的南極射電望遠鏡（SPT）進行了連接。它們通過甚長基線幹涉技術（VLBI）連接在一起。更大的望遠鏡可以進行更敏銳的觀測，而幹涉可以讓多個相距遙遠額望遠鏡像一個望遠鏡一樣工作，并且其尺度與望遠鏡之間的距離——也被稱為“基線”——一樣大。使用VLBI，可以通過盡可能增大望遠鏡的間隔而得到更清晰的觀測結果。事件視界望遠鏡（EHT）将室女A星系（M87）中心的黑洞作為觀測目标，并成功捕捉到了黑洞周圍環境的清晰圖像。

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