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大口径天线主反射面面形快速摄影测量方法研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第1期54卷 65-74页

作者：古丽加依娜·哈再孜汗王娜许谦薛飞中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210033 新疆射电天体物理重点实验室乌鲁木齐830011

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机... 详细信息

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机测量反射面上固定靶标点的像素偏移量,并根据像素偏移量与天线反射面法向偏差之间的关系计算出反射面的变形量.通过优化确定了每个测量单元靶标点的数目,分析了面形测量精度影响因素,确定了每个测量单元上不同焦距的两个相机的安装位置和焦距等关键参数.该方法可以提高测量效率和精度,为大口径天线反射面快速测量提供了一种新的解决方案.

关键词： QTT 大口径射电望远镜面形测量摄影测量

基于漂移扫描CCD技术的南极时域天文观测阵原型机的设计与实现

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第8期54卷 111-123页

作者：祝杰周丹郑立新曹建军药新雨陈国平于涌葛健唐正宏潘翔杨臣威姜鹏中国科学院上海天文台上海200030 中国极地研究中心上海200136

大视场快速巡天是时域天文学研究的重要观测手段,南极地区每年数月连续黑夜使其成为短时标时域天文学观测的理想台址.在南极工作的光学望远镜需要应对极低气温、无人值守、供电和网络传输受限等严峻挑战.针对上述情况,设计并研制了基于... 详细信息

大视场快速巡天是时域天文学研究的重要观测手段,南极地区每年数月连续黑夜使其成为短时标时域天文学观测的理想台址.在南极工作的光学望远镜需要应对极低气温、无人值守、供电和网络传输受限等严峻挑战.针对上述情况,设计并研制了基于漂移扫描CCD技术的南极时域天文观测阵原型机,其基本思路是:(1)在大视场光学望远镜上安装具有漂移扫描功能的CCD相机,无需驱动机构也能探测到暗弱天体,系统可靠性高;(2)将整个光学望远镜系统和控制处理计算机放置在一个有封窗玻璃和加热设备的可控温圆顶内,系统无需耐低温元器件,建造成本低;(3)在本地进行图像预处理,只将处理结果通过网络发回国内,无需高速网络;(4)利用CCD相机和计算机工作时的散热作为辅助加热措施,能源利用率接近100%,系统功耗较低.2022年10月,口径18 cm的原型机跟随中国第39次南极科考船前往南极中山站,在南极低温环境下已稳定可靠运行大半年,即使面对南极中山站恶劣天气环境(本观测季最低气温-37.3℃,最高风速38.6 m/s),原型机运行稳定,像质优异,体现了漂移扫描CCD技术在极地天文观测领域应用的巨大优势.原型机的试验观测结果为后续在南极建设时域天文观测阵奠定了坚实基础.

关键词：南极时域天文学 CCD漂移扫描技术可控温圆顶远程控制

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山体对于宇宙低频总功率实验的影响

天文学进展 2024年第3期42卷 529-550页

作者：沈廷燕余赟顾俊骅黄滟郭铨贵州师范大学贵阳550001 中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院国家天文台北京100080

该文主要分析实验天线所在周围山体对低频全天总功率实验提取中性氢21cm信号的影响。基于涵盖山体的高度、倾斜角、山体的组成成分及其一致性和山体到天线的距离等多种因素的模型,利用基于矩量法的混合数值模拟算法对山体影响进行一系... 详细信息

该文主要分析实验天线所在周围山体对低频全天总功率实验提取中性氢21cm信号的影响。基于涵盖山体的高度、倾斜角、山体的组成成分及其一致性和山体到天线的距离等多种因素的模型,利用基于矩量法的混合数值模拟算法对山体影响进行一系列的电磁场传播的模拟计算,并进一步分析这些因素对天线增益和中性氢信号提取的影响。研究结果表明,山体的特征,包括其高度、与观测点的距离、倾斜角、构成材质和表面成分的一致性,不仅对天线的增益产生影响,而且会对后续中性氢信号的多项式拟合提取产生影响。当山体相对于天线的视角越小,则对天线增益的影响越小;山体错落排列比规则环状山体对天线增益扰动更大。而对于再电离信号的提取,各向异性的山体成分和山体错落排列都会影响多项式前景扣除的精度,进而干扰再电离信号的提取。

关键词：天线增益山体特征低频总功率信号

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月球激光反射器指向角度计算及对准精度分析

激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 175-183页

作者：潘武琪程志恩张忠萍廖新浩中国科学院上海天文台上海200030 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

月球激光测距(LLR)是地月间距测量精度最高的技术。其中,月球激光反射器(LRRR)是实现高精度月球激光测距的关键设备。中国计划在月面放置有人部署的新一代月球激光反射器,为使反射器有效工作,需调节反射器的俯仰角、方位角,使其指向对... 详细信息

月球激光测距(LLR)是地月间距测量精度最高的技术。其中,月球激光反射器(LRRR)是实现高精度月球激光测距的关键设备。中国计划在月面放置有人部署的新一代月球激光反射器,为使反射器有效工作,需调节反射器的俯仰角、方位角,使其指向对准平均地球。本文设计了一套算法,用于计算月球激光反射器指向对准所需调节的角度,同时分析了部署时间偏差、位置偏差对指向对准的影响。月球激光反射器指向对准偏差估计值约为2.7°,最大不超过5.0°,可以满足反射器对准精度优于5.5°的需求。设计的算法和开展的分析,可以为未来中国月球激光反射器部署任务提供参考。

关键词：测量月球激光测距激光反射器对准精度平均地球

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银河系双星团及星团群研究进展

天文学进展 2024年第2期42卷 187-202页

作者：单星美刘桂梅钟靖林清上海天文馆(上海科技馆分馆) 上海201306 中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049

疏散星团是研究恒星形成和演化理论的理想实验室,然而星团的形成模式仍是一个基本但未解决的问题。为了深入探讨星团的形成与演化模式,首先需要从观测上证认出具有物理联系的双星团或星团群系统。开展双星团及星团群性质的研究可以为深... 详细信息

疏散星团是研究恒星形成和演化理论的理想实验室,然而星团的形成模式仍是一个基本但未解决的问题。为了深入探讨星团的形成与演化模式,首先需要从观测上证认出具有物理联系的双星团或星团群系统。开展双星团及星团群性质的研究可以为深入理解恒星等级成团形成的模式提供重要线索;此外,双星团与星团群为研究同一片分子云中星团的形成与演化模式提供了绝佳的机会,并有助于理解星团和母分子云在形态及运动学特性之间的联系。从双星团及星团群的样本甄选和形成机制等出发,简单介绍银河系双星团及星团群的研究历史,着重讨论了Gaia时代该领域的研究近况。

关键词：疏散星团双星团银河系

上海天文馆双焦点可切换一米望远镜主焦点的天体测量精度评估

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天文学进展 2024年第2期42卷 362-370页

作者：方文奉姚嵩于涌王磊单星美慎露润王琦陈振东林清杜芝茂姚迦文中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 上海天文馆(上海科技馆分馆) 上海201306

上海天文馆望舒天文台的双焦点可切换一米望远镜是目前国内建成的最大口径的科普天文望远镜。该望远镜采用人工切换主焦点和耐式焦点的双焦点设计方案,耐式焦点主要应用于大众科普的目视观测,主焦点配备了大靶面科学级CMOS终端,视场达到... 详细信息

上海天文馆望舒天文台的双焦点可切换一米望远镜是目前国内建成的最大口径的科普天文望远镜。该望远镜采用人工切换主焦点和耐式焦点的双焦点设计方案,耐式焦点主要应用于大众科普的目视观测,主焦点配备了大靶面科学级CMOS终端,视场达到1.5°×1.1°。较大的观测视场除了适合开展重要的天象直播活动以外,还可以充分应用于新星和超新星巡天搜索、太阳系小天体和人造天体监测等科研课题的研究。基于实测资料,对该望远镜主焦点的天体测量精度进行分析评估,结果表明:对于信噪比大于5的星象,星象位置的重复测量精度优于0.1 pixel;当信噪比为30时,重复测量精度优于0.05 pixel。以高精度的Gaia DR3星表作为参考星表,分析得出该望远镜主焦点CMOS观测图像的非线性特征明显,归算时需要用到3阶(20参数)模型。对于测试观测资料,亮于15 mag的恒星观测精度约为0.05′′;观测精度随着星等变暗逐渐下降,17.5 mag的恒星观测精度约为0.1′′。

关键词：望远镜底片参数模型精度分析

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基于文献分析脉冲星搜寻及应用研究进展

天文学进展 2024年第1期42卷 167-186页

作者：宋祎宁陈卯蒸刘志勇中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 中国科学院射电天文重点实验室南京210033

脉冲星在天体演化、物理学、计时、深空自主导航、引力波探测等领域均有重要的学术和应用价值,脉冲星搜寻及其应用也成为了当前天文界热点研究之一。为了更好地探究脉冲星搜寻及其应用领域的研究现状和未来发展趋势,在Web of Science(W... 详细信息

脉冲星在天体演化、物理学、计时、深空自主导航、引力波探测等领域均有重要的学术和应用价值,脉冲星搜寻及其应用也成为了当前天文界热点研究之一。为了更好地探究脉冲星搜寻及其应用领域的研究现状和未来发展趋势,在Web of Science(WOS)数据库筛选出有关脉冲星搜寻及应用的964篇文献,在阅读核心文献的基础上,采用数据分析和可视化方法进行深入探讨。结果表明,脉冲星搜寻及应用领域的研究经历了初始探索阶段和稳健发展阶段,目前进入蓬勃增长阶段。该领域各国之间密切合作,形成了三大主要的研究群体。脉冲星搜寻及其应用研究在未来将产生如直接探测引力波、深空自主导航等重要科研价值和实际应用结果,将进一步丰富和多元化脉冲星的研究领域。

关键词：脉冲星脉冲星搜寻数据分析可视化知识图谱

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大型射电望远镜主反射面调整方法研究

天文学报 2024年第2期65卷 42-52页

作者：孙正雄王锦清虞林峰张志斌王广利中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院射电天文重点实验室南京210023 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030 中国科学院大学北京100049

随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高,对天线性能提出了越来越高的要求,而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制.微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术.通过微波全息测量得到天线口径场,计算天马65... 详细信息

随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高,对天线性能提出了越来越高的要求,而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制.微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术.通过微波全息测量得到天线口径场,计算天马65m射电望远镜反射面与理想抛物面的偏差.天马65m射电望远镜的主反射面板是放射状的,有14圈.面板的每个角都固定在面板下方促动器的螺栓上进行上下移动,且相邻面板交点处的拐角共用一个促动器.采用平面拟合的方法可以计算各块面板拐角处的调整值,但是同一个促动器会得到4个不同的调整量.通过平面拟合,同时以天线照明函数为权重的平差计算方法得到相邻面板拐角的一个平差值,即天马65m射电望远镜1104个促动器的最佳调整值.通过多次调整和新算法的应用,天马65m射电望远镜反射面的面形精度逐渐提高到了0.24mm.

关键词：望远镜:射电,面形误差,天线效率方法:微波全息,数据分析

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类地行星的撞击坑统计定年方法概述

矿物学报 2024年

作者：赵飞越左维李春来中国科学院国家天文台中国科学院大学

确定行星表面地质事件的年龄，是了解行星的起源，地质活动历史，进而研究地球及内太阳系各行星形成及演化的重要环节。对于地月系统乃至整个内太阳系来说，月球是撞击作用记录的校准板。通过月表采样点的撞击坑密度和样品同位素年龄建... 详细信息

确定行星表面地质事件的年龄，是了解行星的起源，地质活动历史，进而研究地球及内太阳系各行星形成及演化的重要环节。对于地月系统乃至整个内太阳系来说，月球是撞击作用记录的校准板。通过月表采样点的撞击坑密度和样品同位素年龄建立月球撞击坑年代函数，计算月球未采样区域的绝对模式年龄（AMA），该方法称为撞击坑大小-频数分布方法（CSFD）。虽然CSFD方法在行星科学领域应用广泛，但系统介绍类地行星撞击坑年代学原理及研究成果的文献相对较少。本文详细介绍了CSFD方法的研究进展和原理及将月球CSFD方法推算至类地行星撞击坑年代学方法的原理和研究成果，为系统了解类地行星CSFD方法的原理，获得更高精度的类地行星表面年龄，得到更为准确的类地行星地质历史和热演化规律提供参考。

关键词：撞击坑大小-频数分布方法类地行星撞击坑年代学方法月球类地行星