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上海天文台25米望远镜参加“惠更斯”卫星的VLBI观测
  文章来源: 发布时间:2005-01-06 【字号: 小  中  大   

    “卡西尼-惠更斯”号是美国国家航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)和意大利航天局(ISA)的一个合作项目,主要任务是对土星系进行空间探测。卡西尼—惠更斯号土星探测器是人类迄今为止发射的规模最大、复杂程度最高的行星探测器。卡西尼号探测器以意大利出生的法国天文学家卡西尼的名字命名,其任务是环绕土星飞行。惠更斯号探测器是卡西尼号携带的子探测器,它以荷兰物理学家、天文学家和数学家惠更斯的名字命名,其任务是深入土卫六泰坦的大气层,对这颗土星最大的卫星进行实地考察。

    “卡西尼-惠更斯”号已于2004年7月1日按照既定计划进入土星轨道,10月26日首次飞掠土卫六泰坦,第一次近距离观察泰坦,并拍下照片。12月25日“惠更斯”探测器与“卡西尼号”成功分离,大约1小时后,地面观测站收到从“卡西尼号”传来的两个探测器分离时的信息,目前“惠更斯号”处于人类控制的着陆阶段。2005年1月14日“惠更斯号”探测器将进入到泰坦的大气层,然后经过1个半小时降落到泰坦的表面。在降落过程中,“惠更斯号”上携带的科学仪器将进行一系列科学实验,包括收集土卫六大气层中的数据,以及进行多普勒风实验等等,这些数据和实验将直接用于分析泰坦大气层的成分、结构模型以及地表结构等等。

    上海天文台25米射电望远镜参加了由荷兰JIVE(Joint Institute for VLBI in Europe)研究所主管负责的“VLBI跟踪惠更斯探测器”项目(以下简称“惠更斯”项目)。这个项目将利用全球几十个射电望远镜组成的VLBI网全程监测“惠更斯号”降落过程,从而反演出泰坦大气层的结构模型,得出的结果将和“惠更斯号”自身携带的多普勒风仪器的结果相比较。“惠更斯”项目的主要目的是评估探测器在降落到泰坦表面过程中直接接收和探测S波段射电信号的可行性,从而评估下一代地面射电望远镜借助于VLBI技术跟踪深空探测器的可行性。

    “惠更斯”探测器于2005年1月14日世界时9时左右进入土卫六大气层,信号经过约70分钟到达地球上,经过约两个半小时在土卫六表面南纬10度,东经160度附近区域着陆。在它的着陆过程中,仅能被环太平洋地区的澳大利亚、中国、日本和美国的十几个射电望远镜观测到,上海25米天线是其中之一。上海25米射电望远镜能够观测到整个降落过程,因此对于整个观测项目非常重要。

    观测和接收“惠更斯号”降落过程的射电信号是在2040MHz,但是标准的VLBI接收机S波段接收机频率在2200MHz以上。为了“惠更斯”项目,参与本次VLBI观测的30多个射电望远镜都建造了新的S波段接收机,并配置了磁盘记录设备,专门用于接收2040MHz附近频率上的信号。

    为了保证“惠更斯”项目的顺利进行,参与该项目的射电望远镜进行了多次试观测,一是检验新的S波段接收机的系统灵敏度和稳定性,二是在惠更斯着陆天区寻找合适的射电源用作相位参考源,三是测试数据接收和处理的软硬件系统。上海佘山VLBI观测基地参与了大部分“惠更斯”项目的试观测,均收到令人满意的结果。上海25米射电望远镜参加了欧洲网VLBI联测,这个实验的目的之一是在惠更斯着陆天区寻找合适的相位校准源;参加了全球VLBI联测,这两次观测除了进一步评估相位校准源外,还包括监测S波段灵敏度、测试跟踪“卡西尼号”的能力已经测试软件处理能力等目的;乌鲁木齐VLBI观测基地也参加了对校准源的观测实验。为了进一步评估新S波段接收机系统参数,上海25米望远镜还与日本的Kashima站联合进行了单基线(新)S波段实验,该实验的结果还将用于评估和检测其他射电望远镜的接收机系统。上海25米观测基地除了参加“惠更斯”项目观测实验外,还派出科研人员到荷兰JIVE研究所参与观测数据的后处理工作,数据处理结果在JIVE给欧洲航空局的报告中被大量引用。

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