大型射電望遠鏡面形精度測量方法研究綜述?

汪 贊， 孔德慶， 陳志平

(1.杭州電子科技大學機械工程學院，浙江杭州 310018；2.中國科學院國家天文臺，北京 100101)

面形精度是射電望遠鏡的關鍵指標，決定了天線效率和最短可觀測波長。觀測波長λ、天線效率η與面形精度δ之間存在關系η=exp[-(4πδ/λ)2][1]，性能優異的射電望遠鏡面形精度通常須小于最短可觀測波長的1/15～1/20[2]，而測量精度要達到面形精度的1/3～1/5[3]。可見，射電望遠鏡的觀測波長越短，天線效率越高，對面形測量的要求越高。

隨著射電望遠鏡口徑不斷增大、工作頻段不斷提高，面形測量方法也在不斷發展以滿足日新月異的射電天文與深空探測需求。英國的洛弗爾76 m射電望遠鏡(The Lovell Telescope)[4]、澳大利亞的帕克斯64 m射電望遠鏡(Parkes Radio Telescope)[5]、德國的埃費爾斯貝格100 m射電望遠鏡(Effelsberg Radio Telescope)[6]以及西班牙和法國共建的30 m毫米波射電望遠鏡(The 30m Millimeter Radio Telescope)[2]的面形測量最初采用經緯儀帶尺法或其改進方法；日本的野邊山45 m毫米波射電望遠鏡(Nobeyama 45m Radio Telescope)[7]的面形測量開始使用先進的全站儀；美國的格林班克100 m射電望遠鏡(The Green Bank Telescope)[8]、阿雷西博305 m射電望遠鏡(The Arecibo Radio Telescope)[9-10]以及中國的密云50 m[11]、天馬65 m[12]、500 m口徑球面射電望遠鏡(The Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST)[13]等的面形測量與調整逐漸采用更為先進的激光測量、攝影測量或微波全息等技術。

縱觀面形測量方法的發展歷程，可將口徑不小于25 m的大型射電望遠鏡的面形測量方法分為4類：經典測量法、激光測量法、攝影測量法和微波全息法。本文通過對這4類方法的原理及應用進行總結與分析，為不斷探索和創新望遠鏡面形測量方法提供一些參考。

1 大型射電望遠鏡面形測量方法研究現狀

1.1 經典測量法

經典測量法主要包括經緯儀帶尺法、經緯儀系統測量法、全站儀測量法、距離交會測量法等等。……