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拜科努尔发射场 发射了新的太空射电望远镜

一枚瘦长的火箭从哈萨克斯坦的拜科努尔发射场冲向蓝天,而一支国际射电天文学家小组也集体兴奋地欢呼。火箭顶端的载荷是Spektr-R,这是一架射电望远镜,很快就会帮助他们研究宇宙中一些最高能最莫测的天体。
天顶-3M(Zenit-3M)运载火箭与护卫舰-SB(Fregat-SB)
火箭上级携带着Spektr-R太空望远镜冲向太空
他们等待这一庆祝已经等待很久了。1978年,Spektr-R得到了研发的通行证,那时预计的发射时间是2001年。这一计划通往太空的道路充满了平常的技术和资金障碍,但是最大的麻烦是苏联的解体以及随后俄罗斯的经济困难。尼古拉斯-卡达谢夫(Nicholas Kardashev)及其在莫斯科列别捷夫(Lebedev)物理学研究所(隶属俄罗斯科学院)的研发小组始终努力让这一计划继续缓步前行。
在护卫舰火箭上级进行了两次成功点火之后,Spektr-R现在在大偏心率的轨道上环绕着地球运转,轨道高度大约是210000英里(340000公里),这是日地间距的一大半。轨道延展到了很远,由于月球和太阳的引力扰动,在整个任务的5年时间里,轨道的形状、方位与周期(当前是9天半)会不断发生变化。
不过这一切的目的就是为了让4吨重的航天器距离地球尽可能的远。它是RadioAstron计划的一部分,这是庞大的地面与太空射电干涉仪,规模空前,因此解析河内与河外目标射电亮源特征的能力也是空前的。
(现在是解释时间:望远镜的角分辨率取决于它的口径,干涉仪结合由两架或更多射电望远镜收集的能量,达到的分辨率相当于口径等于望远镜彼此间距的单架虚拟望远镜。)
Spektr-R在4个波段上工作,分别是0.3、1.6、5.0与22 GHz(对应的波长是92、18、6.2与1.4厘米)。Spektr-R将与地面大型射电望远镜结合,解析小至7微角秒的细节。如果我计算得没错,这足以从纽约的制高点分辨出加州海滩上的沙粒!
国际顾问委员会的副主席肯·凯勒曼(Ken Kellermann)宣称,Spektr-R可以创造的干涉基线长度是局限于地面上的射电天线所能做到的30倍。他指出:“它将给我们提供迄今天文学中最高的角分辨率。”
5天后,Spektr-R将展开27层仔细套在一起的嵌板,组成直径33英尺(10米)的优雅天线——这是迄今发射的最大口径的望远镜。11月,在经过3个月的工程检查和测试观测之后,卫星将准备与世界上最大的一些地面射电望远镜一起接受干涉考验。这些望远镜坐落在美国本土、波多黎各、德国、意大利与俄罗斯。
为了了解射电天文学家等待研究的宇宙目标范围广得有多么不可思议,只要浏览一下2008年的“终极分辨率下的射电宇宙”研讨会报告标题长名单就可以了。
梅西耶87中央的特大质量黑洞是壮观喷流的源泉
对于邻近星系中央特大质量黑洞与高能喷流的研究来说,Spektr-R尤其实用。其中一个最广为人知的目标是梅西耶87,这是特大椭圆星系,距离地球大约5400万光年。凭借一点点运气,RadioAstron的科学家确信,他们可以观测到星系核心质量70亿倍于太阳的黑洞的事件视界。(“M87是不错的目标”,凯勒曼评论说,不过NGC 5128可能会更好。)
这并非射电天文学家用地面的大型“耳朵”与太空中的搭配。在1997年发射之后一直到2005年,日本天文学家操纵过26英尺(8米)的射电天线HALCA(通信和天文学高度先进实验室的缩写)。HALCA的轨道只延伸了13000英里(21000公里),与地面接收机一起工作的话,可以达到2毫角秒的分辨率。
来自澳大利亚国立射电望远镜设施的戴维·姜西(David Jauncey)是RadioAstron与VSOP计划的重要参与者,后者是与HALCA相关的合作项目。他说:“VSOP是个令人惊讶的成功。它本质上说是个工程学任务,不过不论在科学还是在某种意义上同等重要的国际合作方面都获得了惊人的成果。”考虑Spektr-R带来的大为改进的能力,他补充道:“我认为,对RadioAstron的预期理应很高。”
值得一提的是,这也不是卡达谢夫第一次将10米射电天线送上轨道。铁杆航天迷应该可以回忆起1979年6月,一艘货运飞船将KRT-10射电望远镜送上了礼炮6号空间站。宇航员弗拉基米尔·利亚霍夫(Vladimir Lyakhov)与瓦列里·留明(Valery Ryumin)操纵这架大型天线工作了几周,然后他们被迫进行一次紧急太空行走,原因是在试图抛弃天线之后,天线的金属网表面缠上了空间站的外壁。

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