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中-荷低频射电探测仪:打开射电天文最后一扇窗

2019-01-07 09:15来源:科学网

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  迄今为止,人类仍然在使用短波和中波进行通信,这要归功于地球空间存在的比较浓密的电离层对这些波段人造电磁波的反射,使得电磁波无法逃出地球范围。

  然而,就像一枚硬币总有正反两面,来自地球以外的中波和短波波段的电磁辐射也无法透过地球的电离层到达地面。“地球电离层在保护生物圈和为人类提供通信便利的同时,也关闭了这个波段天文观测的窗口。”中国科学院国家天文台研究员平劲松说。

  因此,为了打开最后一扇还未被实质探测过的射电天文频谱窗户,来自包括中国和荷兰在内的射电天文学家,自上世纪90年代就在论证突破这一限制,探索到外太空开展低频射电天文观测的可能途径。

  “实际上,除了躲开地球电离层的屏蔽,我们还需要躲开来自人造卫星的低频无线电辐射噪声,并进一步通过月球的遮挡躲开来自太阳的辐射。”平劲松说,这样,科学家才有机会更好地在这个波段看见来自太阳系以外天体的低频射电辐射,逐步解决一些重大的科学问题。

  因此,嫦娥四号月球着陆探测为科学家提供了在月球背面和月球空间开展低频射电天文的绝佳的起步机会。

  在此次任务中,中国与荷兰联合团队选择了在月球空间的地-月拉格朗日平动点L2区域借助鹊桥通信卫星的平台,远离来自地球空间的干扰,采用3个5米长的相互垂直的线状天线,组合起来可以在0.1-65MHz这一很大的频率范围开展低频射电天文观测。

  这台名为中-荷低频射电探测仪的载荷是一个类似“探路者”的计划,它将探索月球背面和月球轨道空间低频射电背景辐射环境发布特征和变化规律,填补国际空白。

  利用这个载荷,科学家有望在行星际激波、日冕物质抛射和高能电子束的产生机理等方面取得原创性的成果,并对地球的千米波辐射爆发进行连续的监测。这些监测结果也将对其他恒星系统的行星射电辐射观测提供帮助。

  2015年10月,中荷双方签署了探索与和平利用外层空间备忘录,为促成了此次合作扫平了政策上的阻力和障碍。在这一框架下,低频射电合作项目被两国航天局纳入了嫦娥四号月球探测工程。

  经过合作团队两年多艰苦卓绝的努力,最终研制成功的载荷飞行正样件终于顺利交付给中方与卫星集成测试,并随嫦娥四号发射升空。平劲松说,荷兰团队在研制工作的最后几个月,也习惯了‘5+2’、‘白加黑’的中国航天业务工作模式,令中方也十分感动。

  “射电天文学最后的一扇窗户已经在打开,我们期待在后续载荷加电开机之后,能取得满意的科学与技术成果,期待这一合作可以走得更久远,把丝绸之路铺到地月空间,延申到遥远的深空。”平劲松说。(丁佳)

[责编:赵清建]

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