邮票上的物理学史(63) --天体物理学:新的观测手段

天体物理学是天文学三大分支中最现代和最活跃的一个分支(另外两个分支是天体测量学和天体力学),也是物理学的一个重要分支,它研究的对象是自然界中尺度最大的客体天体和宇宙,而且它们是处在人类在地球上无法复现的极端物理条件(超高温、超高压、超高密度、超强磁场、超强辐射等)之下.     

Digitalized Mirror Array and Its Application in Large Telescope： Principle and Case Studies

In this article, we report the principle and conceptual design of a fundamentally different technology in fabricating high precision aberration free optical devices. The tip-tilt of facet in a mirror array is produced by digitally controlled line-tilts of rows and columns. It has not only provided a cost-effective designing methodology in optical physics but also led to a much finer precision of 1 mili arc sec or less. As examples of the application of the proposed digitalised optics, two case studies have been given： a 10 m Schmidt telescope （off-axis） and an 8 m Cassegrain telescope （on-axis）.     

“FAST”主动反射面的调节

介绍2021年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛A题“‘FAST’主动反射面的形状调节”的建模思路,并简要评述参赛论文评阅的总体情况.     

我国建世界最大射电望远镜

日前,中国正在建造的世界最大口径球面射电望远镜工程在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县实现圈梁顺利合拢。该望远镜口径为500 m、占地约30个足球场大小,项目预计2016年9月建成。项目全部完成后,可实现产值188亿元以上,实现税收贡献10亿元以上。     

课题研究：探寻“地外文明”的“耳朵”射电望远镜——射电望远镜

无线电波在现代生活中无处不在,广泛应用于天文学、通信技术、医学、军事等领域．在人教版《选修·3—4》教材中,在无线电波这一内容的教学时,我们不能满足于学生都了解的电视、收音机、手机等无线电波的应用,而要拓宽视野,引导学生进入当代科技前沿．可以组织学生参与一个与无线电波在天文学中应用的课题研究．一方面对教材补充,使学生掌握最新科技动态;另一方面可以培养学生学习物理的兴趣．     

由多台全站仪组成的馈源舱位姿动态测量系统

介绍了大射电望远镜 FAST光机电一体化的创新设计。给出了通过测量馈源舱不共线三点的空间坐标来解算舱体位置和姿态的方法。提出以先进的高精度动态跟踪测量仪器徕卡 TCA2 0 0 3全站仪为基本测量单元 ,组合六台TCA2 0 0 3为一套馈源舱位姿动态测量系统。由于系统的测量精度可达到 1mm,因此不仅为馈源舱的闭环控制提供了检测手段 ,而且可应用 Stewart平台精调系统所提供的舱体位姿信息进行逆运动学模型计算。     

赖尔（Ryle，Sir Martin，1918—1984）英国天文学家（Physicist，England）

赖尔是内科医生的儿子，二战后在剑桥的卡文迪许实验室任研究员，研究射电天文学。当时编的射电源表，最新的一份是“剑桥第三（射电源）表”，对发现类星体至关重要，所以人们最初发现的那些类星体命名时都冠以“3C”字样，意为“剑桥第三表”。他为了提高射电望远镜“观看”射电源的灵敏和精确程度，设计了一套被称为“孔径综合”的系统。他利用两台射电望远镜，并改变它们之间的距离。     

LT50m缩比模型悬索舱体系统的风振分析

在新一代大型射电望远镜（LT）的悬索舱体系统中增加了抑制风激振动的下拉结构控制索系，并分析了50m缩比模型的风振响应。首先，由非线性静力分析确定结构初始静态参考位形和初应力；其次，针对结构特点模拟作用在悬索和馈源舱上的随机风荷。在上述研究的基础上，在时域中模拟分析下拉索系对结构风振的抑制效果，同时通过典型节点时域响应的FFT变换，给出响应自功率谱图，进一步描述了振动控制的效果。     

迅速发展的中国射电天文学

 物理学告诉我们;光和广播、电视讯号有相同的属性,都是以光速传播的电磁波,其差异只在于波长,或者说频率。天体的辐射与活劫现象覆盖由低频电磁波至高频r射线的整个电磁波谱。在现代天文学出现之前,千百年来人类是通过波谱中波长由4000至9000埃(1埃为100亿分之一米)狭窄的一段可见光窗口去观察宇宙的。     

基于超材料角反射面的高增益高效率双圆极化Fabry-Perot天线设计

基于射线跟踪模型,提出了一种超材料角反射面结构,实现了Fabry-Perot天线增益和口径效率的提升.首先对基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线进行了理论推导和分析.然后,设计并分析了双圆极化馈源、基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线及其性能.最后,对所提出的Fabry-Perot天线模型进行了制造和测试.结果表明,该天线的左圆极化增益和右圆极化增益分别为21.4 d Bi和21.3 d Bi.相比馈源天线,增益分别提高了16.4 d B和16.3 d B.与传统Fabry-Perot天线相比,所提出超材料角反射面同时充当了反射面和相位校正面,实现了对Fabry-Perot天线边缘电磁波的有效调控.所设计Fabry-Perot天线工作在2.8 GHz频段,具有高增益、高口径效率和低旁瓣的优点,满足了太阳射电望远镜F107指数观测的需求.