观天巨眼400年系列之二十六剑桥大学5千米基线综合孔径射电望远镜

射电望远镜与光学望远镜相比有致命的弱点：分辨率低，又不能成像。射电天文望远镜的空间分辨能力与口径大小成正比，与波长成反比，这与光学望远镜是一样的。当今最大的射电望远镜可跟踪天线口径是100米；最大的光学望远镜口径是10米。但是，射电波段的波长比光学波段要长约百万倍，因此，分辨能     

观天巨眼400年系列之二十九米波综合孔径射电望远镜

英国赖尔发明综合孔径射电望远镜,使射电望远镜实现成像观测,分辨率也能与光学望远镜并驾齐驱.发达国家凭借强大的经济实力和高技术,陆续发展了综合口径技术,研制更为强大的综合口径射电望远镜.由于射电望远镜的分辨率与工作频率成正比,高频观测容易获得比较高的分辨率,对于相同口径的天线,波长为1米时的分辨率比波长为1厘米时的分辨率要差100倍.尽管波长短时,天线和接收机的技术要难得多.这些也导致天文强国在发展综合口径射电望远镜时对低频段的忽略.     

米波综合孔径射电望远镜

英国赖尔发明综合孔径射电望远镜，使射电望远镜实现成像观测，分辨率也能与光学望远镜并驾齐驱。发达国家凭借强大的经济实力和高技术，陆续发展了综合口径技术，研制更为强大的综合口径射电望远镜。由于射电望远镜的分辨率与工作频率成正比，高频观测容易获得比较高的分辨率，对于相同口径的天线，波长为1米时的分辨率比波长为1厘米时的分辨率要差100倍。尽管波长短时，天线和接收机的技术要难得多。这些也导致天文强国在发展综合口径射电望远镜时对低频段的忽略。     

大口径微波光学一体化空间成像技术

针对传统多载荷遥感卫星系统集成度低的问题,提出一种共结构大口径微波与光学一体化空间成像方法,即采用微波、光学成像系统共用卡塞格伦结构的一体化载荷设计,并通过波长分光镜对接收信号进行分光成像。载荷主反射面结构为微波天线和多光学反射镜组成的抛物面,其中光学主镜系统采用婓索干涉Golay6分布式结构组成非连续抛物面,并采用模块化设计将成像载荷进行拼接。模块化设计易于大口径微波与光学成像结构的加工、装配,相较传统多载荷卫星载荷集成度更高,系统更加简化。通过Matlab和Zemax软件对一体化空间载荷进行仿真分析,结果表明,所设计的大口径微波与光学一体化空间成像载荷,满足微波成像的最小有效面积要求和光学成像的调制传递函数(MTF)值要求。     

月球轨道编队超长波天文观测微卫星任务

月球背面能够有效屏蔽来自地球并同时遮挡来自太阳的射电信号干扰,拥有太阳系中近乎最安静的电磁环境,是开展空间超长波天文观测的最佳选择区域。在立足完成空间干涉实验的基本任务目标基础、并力争实现重大科学发现的研究思路基础上,研制并发射两颗微卫星,搭载"嫦娥4号"任务进入地月转移轨道,自主完成地月转移、近月制动,在有效燃料约束下形成环月大椭圆轨道编队,构建环月超长波天文干涉仪。说明了系统的工作模式,对数据处理与科学分析方法进行了论述,包括数据预处理、干涉成像与全天功率谱获取角度,进而从支持服务模块和科学载荷模型两个方面对微卫星方案进行了简要概述,凝练了项目任务解决的关键科学与技术问题。月球轨道编队超长波天文观测微卫星的实施将通过全球首个绕月近距编队飞行系统,构建全球首个星–星干涉射电天文观测系统,进而打开人类认识宇宙的新窗口。     

宇宙黑暗时代探路者——鸿蒙计划

低频射电探测任务构想——鸿蒙计划旨在利用多颗卫星绕月编队形成超长波天文观测阵列,在月球背面开展空间低频射电天文探测。其科学目标是高精度测量全天射电频谱,揭示宇宙黑暗时代与黎明的演化历史;实现首次高分辨率超长波巡天,打开最后一个电磁窗口;观测太阳和行星超长波活动,揭示空间环境相互作用规律。该任务将获得超长波频段全天空图像,获取超长波波段天文射电源的强度、频谱、分布等信息。这些科学数据对于探索宇宙黑暗时代和黎明时代、研究银河系星际介质、宇宙线起源与传播、河外射电星系、类星体和星系团的演化、太阳活动与行星磁场等,具有重要的科学价值。     

“新曙光”卫星Ku波段天线展开受阻

国际通信卫星公司证实,其4月22日发射的“新曙光”卫星不仅C波段反射面天线仍卡在叠放位置未能展开,Ku波段天线展开也一度不顺,最初一度遇到同C波段天线类似的问题,展开过程比预计多花了数小时。两部天线展开情况似乎具有相关性。“新曙光”由轨道科学公司建造,载有C波段和Ku波段有效载荷,分别同直径2．5米和2．7米的两部天线相连。     

星载InSAR空间基线指向优化与设计

分布式卫星SAR系统是近年来受到广泛重视的一种新的雷达成像手段,其中分布式InSAR充分利用编队星座卫星间构成的空间基线进行干涉测高,从而实现立体成像.在InSAR系统设计中,解决好编队星座的设计问题是实现高性能成像的前提和保证,合理的星座构形设计有助于提高测高精度,从而获得高品质的雷达成像效果.从InSAR测高精度分析结果入手,由飞行力学角度阐述星间相对运动对测高精度产生的影响,并基于分析结果给出了一种有别于现有星座的特色编队构形,并对其性能进行了初步分析.      

庞大的射电望远镜家族

射电望远镜的历史虽然还不足80年,却经历了从小口径到大口径、从单天线到多天线、从米波段到毫米波段、从地面到太空的发展过程,就步入了鼎盛时期。时至今日,尽管射电望远镜的种类五花八门,但基本结构都是由天线、接收机、数据采集系统、支撑结构和驱动系统组成。射电望远镜的品质主     

--观天巨眼400年系列之二十二 世界上口径最大的可跟踪望远镜

为了提高望远镜的灵敏度和分辨率,以便能够接收到天体发出的更微弱的射电信号,天文学家们把射电望远镜的天线造得越来越大,观测波段也越来越短,而且还要求天线全天可动、运转自如.德国和美国先后建造了世界上口径最大、技术最先进的100米射电望远镜.     

Orbit Design for Twin-spacecraft Space VLBI

Space Very Long Baseline Interferometry (S-VLBI) is an aperture synthesis technique utilizing an array of radio telescopes including ground telescopes and space orbiting telescopes. It can achieve much higher spatial resolution than that from the ground-only VLBI. In this paper, a new concept of twin spacecraft S-VLBI has been proposed, which utilizes the space-space baselines formed by two satellites to obtain larger and uniform uv coverage without atmospheric influence and hence achieve high quality images with higher angular resolution. The orbit selections of the two satellites are investigated. The imaging performance and actual launch conditions are all taken into account in orbit designing of the twin spacecraft S-VLBI. Three schemes of orbit design using traditional elliptical orbits and circular orbits are presented. These design results can be used for different scientific goals. Furthermore, these designing ideas can provide useful references for the future Chinese millimeter-wave S-VLBI mission.      

Difficulties in the study of cosmic radio noise absorption at 30 MHz using riometer at low latitude station,Kolhapur (Lat-16.8°N,Long-74.25°E)

A dual dipole antenna has been installed at low latitude station Kolhapur (Geographic 16.8°N, 74.25°E), Maharashtra, India for the study of cosmic radio noise absorption using Solid State Riometer (which operates at 30 MHz) during pre phase of 24th solar maxima. The aim for this type of study over Kolhapur was to know the response of lower (D region) ionosphere over low latitude by cosmic radio noise absorption using riometer technique during quite period as well as sudden ionospheric disturbances (SID). The observations are being taken for 3 years. Two different sites (∼40 km away from each other) were used for the installation of riometer equipment assuming minimum local noise. It is found that solar noise to cosmic radio noise hence resulting in signal saturation. The night time signal is relatively free of interference but sometimes local noise is responsible for spike-like signatures. Hence it is concluded that Kolhapur (a low latitude station) is not suitable for the study of cosmic radio noise absorption on 30 MHz with riometer and dual dipole antenna. Proper choice for operating frequency of riometer and antenna gain is suggested for low latitude use of this technique for ionospheric deviative and nondeviative absorption studies.     

国外高分辨率对地成像观测系统现状与发展趋势

分析了国外以光学、雷达、高光谱载荷为主的高分辨率对地成像观测系统的现状和发展趋势，旨在为我国新一代高分辨率对地观测系统提供参考。研究表明：随着微纳卫星、高性能载荷、人工智能等关键技术的快速发展和应用，国外规划的新一代对地观测系统以智能小卫星集群为主，卫星平台研究集中于高性能微纳卫星、软件定义卫星、小卫星群组；载荷研究在提高载荷时间、空间、光谱分辨率的基础上，智能化、一体化、轻小型化是未来的发展趋势。     

Space-to-space Radio Interferometry System from Medium Earth Orbits

This paper presents a new concept to perform space-to-space Very Long Baseline Interferometry which enables the imaging of cosmic sources at high-resolution and high-sensitivity with small antennas. Several individual apertures are embarked on separate identical satellites staggered in height into Polar or Equatorial Circular Medium Earth Orbits (PECMEO orbits). These orbits are stable and allow GNSS-based on-the-fly centimeter-level relative positioning. Coherent operation is possible by exchanging local oscillator components and measured signals through Inter-Satellite Links (ISL). On-board cross correlation is performed at each satellite over a delay window compatible with the accuracy of the on-the-fly relative positioning and the result sent to the ground. Image reconstruction is completed on the ground thanks to sub-millimeter baseline retrieval from accurate GNSS orbits, ISL ranging and spacecraft attitude information. The application of this concept to image the Super Massive Black Hole Sgr A* is hinted.      

空间惯性定向姿态卫星数传链路设计

对于采用空间惯性定向姿态的卫星,其在数传设备工作期间不能保证固定安装在星体上的发射天线波束准确指向地面站,这给有效载荷高速数传提出更高技术要求. 研究了这类卫星在轨运行时其姿态相对地面站的变化规律,利用STK软件提供的卫星轨道仿真分析结果,寻找数传天线波束中心轴的较好指向,得到不同天线波束宽度能够实现的卫星对地数传时间. 通过研制140°波束范围内0dBi增益天线,在链路设计上保证了传输速率85Mbit·s-1时有足够的余量. 在星载设备小型化约束（质量10kg、功耗80W）条件下,采用小型化宽波束天线以及固态功放解决了空间惯性定向姿态卫星的有效载荷数据传输问题,设计方案满足相关任务要求.      

Imaging interplanetary CMEs at radio frequency from solar polar orbit

Coronal mass ejections (CMEs) represent a great concentration of mass and energy input into the lower corona. They have come to be recognized as the major driver of physical conditions change in the Sun–Earth system. Consequently, observations of CMEs are important for understanding and ultimately predicting space weather conditions. This paper discusses a proposed mission, the Solar Polar Orbit Radio Telescope (SPORT) mission, which will observe the propagation of interplanetary CMEs to distances of near 0.35 AU from the Sun. The orbit of SPORT is an elliptical solar polar orbit. The inclination angle between the orbit and ecliptic plane should be about 90°. The main payload on board SPORT will be an imaging radiometer working at the meter wavelength band (radio telescope), which can follow the propagation of interplanetary CMEs. The images that are obtained by the radio telescope embody the brightness temperature of the objectives. Due to the very large size required for the antenna aperture of the radio telescope, we adopt interferometric imaging technology to reduce it. Interferometric imaging technology is based on indirect spatial frequency domain measurements plus Fourier transformation. The SPORT spacecraft will also be equipped with a set of optical and in situ measurement instruments such as a EUV solar telescope, a solar wind ion instrument, an energetic particle detector, a magnetometer, a wave detector and a solar radio burst spectrometer.     

在月球背面进行低频射电天文观测的关键技术研究

月球具有足够大的尺寸,能够有效地遮挡来自地球的低频电磁波干扰,因此月球背面是进行低频射电天文观测的最佳场所。本文论述了利用低频射电频谱仪在月球背面进行空间低频射电天文观测的意义,给出了低频射电频谱仪工作原理、科学探测目标和系统组成。研究了低频射电频谱仪的设计,并采用低频射电频谱仪对北京中关村地区空中低频电磁波辐射频谱进行了试验探测,结果表明:低频射电频谱仪能够清晰地探测到0.1~40 MHz频带内的广播电台及授时台等发射的低频电磁波信号。     

月地高速激光通信系统链路特性分析

根据地球、月球、探月卫星的三体运动,针对月地激光链路的建立与保持,分析了地球与月球对链路的遮挡问题,对链路模式进行分析。仿真结果表明:使用3颗月球极轨(Moon Polar Orbit,MPO)卫星来进行通信时,链路中断的次数将大大减少,但是在某些时间段上,仍然受到月球的遮挡而迫使通信链路频繁中断。使用4颗MPO卫星来进行通信时,链路将不再受到月球的阻挡,而仅受到地球的遮挡。同理,增加地球同步轨道卫星的数目可避免地球的遮挡。仿真结果表明,采用2颗地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星建立链路,链路将不会受到地球的遮挡,建立深空科学研究的信息中继中心,采用激光通信技术,实现月地高速激光信息传输,为我国深空探测技术的发展提供支撑。