射电望远镜接收机:解码宇宙‘低语’的核心科技

(图片来自网络)
射电望远镜接收机:解码宇宙“低语”的核心科技
近百年来,射电天文学与射电望远镜的发明发展,让人类对宇宙的认知有了革命性突破。而作为射电望远镜核心部件之一的接收机,如同一位“信号翻译官”,在电磁波海里精准捕捉并解析宇宙信号,让人类能“听懂”宇宙的“低语”。
中国科学院新疆天文台南山观测站的26米射电望远镜,其接收机是探索宇宙的重要“利器”。望远镜的“大锅”仅负责汇聚电磁波,而接收机则在焦平面处发挥作用——它由喇叭馈源、低噪声放大器等器件组成,负责把汇聚的信号放大、滤波、变频后传输至终端,再由科学家分析处理。这个过程像用手机录演唱会:用高灵敏度“麦克风”增强音量(放大),过滤风声等干扰(滤波),调整音调方便手机处理(变频),最后修复成高清音频(后处理)。
望远镜接收到纷繁复杂的信号,包含各种干扰。但接收机能像“信号拆解大师”,拆解出有价值的宇宙信号。比如南山望远镜接收机,自1993年投入使用后,已经处理了众多宇宙信号,其自主研制的制冷接收机为中国科学院新疆天文台在分子谱线等领域的研究提供有力支撑,助力取得多项重要突破。
接收机影响射电望远镜灵敏度(探测信号强弱的能力)。灵敏度越高,能“听到”更远宇宙信号。例如智利ALMA望远镜用液氮冷却接收机,降低噪声温度,提高灵敏度,能探测更弱信号。接收机还有视场大小参数,影响观测效率。
目前,接收机主要分为三类:
- 单波束接收机:像狙击手,一次锁定一个方向,结构简单但观测天区范围有限;
- 多波束接收机:同时监听多个邻近天区,提升观测效率但灵活性不足;
- 相控阵接收机:由上百个天线单元协同工作,像指挥家控制乐团,能连续覆盖多个天区,且能动态调整,但暂难处理其他频段信号。
未来,随着接收机技术持续进步,灵敏度、带宽和视场将进一步突破,助力人类更精细地倾听宇宙“声音”,为探索宇宙起源等科学命题提供重要观测基础。
(声明:该内容经AI精编)
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