天文源跟蹤和數據文件生成

摘 要 本文是專題“面向天文、物理和多個工科專業的射電望遠鏡實驗平臺”上篇，內容包括望遠鏡基本參數和實驗設計，以及天文源跟蹤、數據文件生成兩個實現望遠鏡天文觀測功能的選做實驗。太陽是距離我們最近的較強天文射電源，本文基于實例介紹了太陽射電流強時域變化實驗。

關鍵詞 天文教學;射電天文觀測;望遠鏡控制;頻譜儀API編程;太陽射電輻射

1 前言

1.1 射電天文的發展

從古至今，在好奇心的驅使下，人類對頭頂星空的探索從未止步。數千年以來人們主要在可見光波段對太空進行觀測，直到20世紀30年代，貝爾實驗室的工程師卡爾·央斯基無意間發現了來自銀河系中心的射電波段輻射，從而拉開了射電天文的序幕。

“二戰”期間，雷達技術突飛猛進;戰爭結束后，射電天文觀測也隨之駛入了快車道。1951年，來自銀河系的氫原子21cm 超精細結構譜線首次被觀測到[1]，人們由此開始了銀河系旋臂結構的研究，并擴展到更高的射電頻率，依托分子轉動譜線的觀測描繪銀河畫卷[2]。幾十年來射電天文取得了大量重要發現，其中被授予諾貝爾獎的成果包括：脈沖星的發現、孔徑綜合技術、宇宙微波背景輻射的發現、脈沖雙星的發現、宇宙微波背景輻射各向異性、銀河系中心黑洞的發現等[3]。

中國天文學歷史悠久，秦漢時期就建立了二十四節氣[4]，歷朝的欽/司天監更是記錄了豐富的新星和超新星爆發[5]。隨著我國天文學科和相關工業技術的發展，近年來在射電天文觀測領域取得了前所未有的進步。其中最受矚目的是南仁東先生主持建造的五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）[6]，在脈沖星、快速射電暴、引力波等研究中取得了重要進展。FAST 取得的國際領先科學成果激勵了青年學者們努力攀登科學高峰，喚醒了廣大群眾的科學熱情。另外，正在建設的新疆奇臺110m 射電望遠鏡（QTT）預期在利用分子譜線研究恒星形成等領域取得突破[7]，云南景東120m 口徑全可動脈沖星射電望遠鏡預期在脈沖星等領域取得突破[8]。

同時，中國還積極參與了國際射電天文研究合作，其中最具代表性的是作為創始成員國深入參與平方公里陣列（SKA）項目[9]。SKA 望遠鏡陣列有效接收面積達到平方公里量級，是迄今人類建造的最宏大天文觀測設施。它匯聚了射電天文領域最先進的技術，將為我們在宇宙再電離、引力波檢測、太陽系外行星探測等諸多領域研究提供前所未有的利器。對SKA 項目的人員和技術投入對于我國天文學發展將至關重要。