德令哈13.7m望远镜热变形研究

热变形是影响大型毫米波天线性能的关键因素之一.这种变形会改变天线反射面的轴线和焦距、恶化反射面面形,导致天线效率和指向精度恶化,同时也使天线效率和指向的长时间稳定性降低.由于太阳的周日运动,造成望远镜4个主支撑腿(简称支腿)之间存在温差,且该温差是变化的,从而引起方位轴的倾斜周期性变化.采用数字摄影测量、倾斜仪测量及天文实测等多种仪器和方法,研究了德令哈13.7m望远镜天线的热变形规律,并根据实时测量的主面温度分布,实现了副面自适应调焦补偿,使得天线效率提高近1倍.测量发现常规指向模型修正后的残差与天线主反射面(包括反射面板和背架,简称主面)直径方向温差存在线性相关性,故在指向解析模型中加入了温差修正项,并通过采用隔热材料包裹支腿的办法显著减小了支腿之间的温差,从而改善了望远镜的指向精度.     

FAST单元面板面型检测算法研究

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope,FAST)是一个超大口径的可动望远镜,有三项技术创新,一是选址,二是轻型馈源索支撑,三是主动反射面。在主动反射面上,单元面板的面型和面板的出厂加工精度对电磁波在反射面的汇聚有很大影响。FAST主反射面由4 600块三角形反射面板拼接而成,每块面板为边长11 m三角形,这对FAST反射面面板的测量技术提出了更高的要求。摄影测量直接在影像上进行量测,无需接触物体本身;所摄影像信息丰富,可以从中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息;适用于大范围、多目标测量,效率高。目前世界上最大的射电望远镜,如GBT和ARECIBO都是采用摄影测量技术进行反射面面形检测。在对现有的面型检测技术调研并试验后,提出基于数字近景摄影测量的方法,对FAST反射面11 m单元面板的面型进行检测,数分钟完成反射面板面型的一次检测,测量精度达到2.5 mm,经过调整后的单元面板的面型精度达到了3.0 mm,结果表明摄影测量应用于FAST反射面单元面板面型检测是可行的。     

德令哈13.7m望远镜重力变形研究

借助于数字摄影测量结果调整天线面板,使德令哈13.7 m望远镜在仰角52°时获得最佳反射面面形,从而使天线效率在观测仰角范围内得到整体优化.与之前基于经纬仪测量的面板调整结果相比,天线口径效率提高约1倍.依据不同俯仰姿态下的测量结果,得到了天线的重力变形模型,包括副面偏移和倾斜、主面焦距和面形偏差随仰角变化的规律.根据不同仰角的面形偏差测量数据反演反射面重力变形模型时,采用了数据拟合方法,这样可以减小测量误差对模型精度的影响.     

NVST焦点探测系统

1 m新真空太阳望远镜在连续观测时,太阳辐射导致的温度变化使其光机结构产生热变形,主要表现为焦点实时变化,产生离焦像差,影响观测数据的质量。为解决这一问题,基于焦点扫描探测算法并结合望远镜的系统结构设计了一个焦点探测系统。首先分析了1 m新真空太阳望远镜焦点变化并设计了焦点探测系统的总体结构;然后进行软硬件系统的详细设计和实现,重点对系统的重复精度和焦点探测精度进行测试,表明系统能满足望远镜的焦点探测精度要求;最后给出了焦点探测系统在望远镜上3个月的运行结果:系统能实时监测望远镜的焦点变化,根据焦点的变化量进行调焦,能得到优秀的观测数据。     

偏焦全息测量技术在上海65米射电望远镜中的应用研究

上海65米射电望远镜是亚洲最大、全方位可转动的大型射电望远镜,在国内首次配备主动面系统。对主动面系统应用的关键技术——偏焦全息测量技术在上海65米射电望远镜中的初步应用情况进行介绍。首先,介绍常用的天线主反射面面型测量方法。接着,介绍偏焦全息测量技术的应用方法。采用飞行扫描,利用X波段致冷接收机和连续谱终端,将射电源3C84作为信号源,通过移动副反射面测量得到一幅聚焦天线方向图和两幅偏焦天线方向图。将三幅天线方向图作为偏焦全息测量算法的输入,获得天线口径面相位分布的Zernike系数。依据Zernike系数计算得到天线主反射面型面误差的均方根值(root mean square,RMS),该均方根值与前期照相测量的结果基本相符。最后,对今后的改进工作进行展望。     

新疆天文台南山26米天线全息法测量系统

南山25 m射电望远镜经过一年多的升级改造现已全面完成,主反射面直径增加至26 m,为保证Q波段(30~50 GHz)接收机的工作效率,望远镜的表面精度需达到较高的水平,微波全息法可对天线面形进行精确测量和调整,是望远镜面形首次和定期精调的首选,基于新南山26 m天线建立了一套全息法测量系统。整个系统包括参考天线、接收机、相关机、传输链路、时频参考、扫描控制和全息法处理软件等几部分,采用带通采样技术直接采集中频信号,减少了基带信号转换环节;采用高性能外部本振并利用氢钟输出的参考信号进行锁相,达到了极高的相位稳定度。目前整个系统已通过测试并取得了初步的测量结果,经处理分析,该系统工作正常,已达到应用要求。     

天线面板重力变形的主动控制量计算方法研究

提出了理想反射面及2参数、5参数和6参数最佳吻合抛物面方法,计算大型卡氏天线结构重力变形后主反射面板的调整量和对应的副反射面调整量,同时分析馈源偏焦对天线电性能的影响.以上海天文台天马65 m望远镜(TM65m)为研究对象,综合对比分析促动器调整量、6杆并联机构调整量、主反射面精度及偏焦后天线指向变化等,认为针对实际结构而言,经过调整修正后,6参数最佳吻合抛物面方法可以作为高精度天线理想的计算面板变形主动控制量方法,计算结果为天线的主动控制提供初调数据.     

斜轴式太赫兹天线的卡焦近场全息测量研究

天线反射面的面形精度直接影响天线效率, 是望远镜的关键指标之一. 近场射电全息具有测量精度高, 便捷高效的优点, 是毫米波和亚毫米波射电望远镜面形检测最为常用的方法之一, 卡焦近场全息可以完整测量望远镜光路中整体的面形误差. 斜轴式机架结构能够更好地适应太赫兹望远镜在极端台址环境下的整体保温和热控需求, 但斜轴天线特殊的转动特性会在近场全息测量过程中引入额外的系统误差. 针对斜轴式天线的卡焦近场全息测量, 分析了数据处理中需要额外考虑的参考路接收机位置和副面衍射的影响, 并在1.2m口径斜轴式太赫兹天线上开展了测量实验. 实验结果表明, 卡焦近场全息测量的重复测量精度优于2.0μm RMS (Root Mean Square), 面形误差分布与摄影测量所得结果一致, 验证了误差分析与修正的正确性.     

26米天线座架温度分布规律及变形影响分析

为满足大口径地面射电望远镜的高精度要求,开展射电望远镜热影响研究,保持结构的热稳定性,对提高望远镜指向精度有重要意义。以改造后南山26 m天线为研究对象,利用FEMAP软件建立座架结构模型,设定边界条件,得到某年6月4日全天各时刻天线座架上的温度场分布,将温度场结果与结构耦合,得到热变形,建立了温度测量系统,与仿真结果相比,当天局部最高温度可达31.33℃,最大温差可达10℃,最大位移量可达1.8 mm,与实测结果变化规律基本一致。分析座架温度分布规律及其变形影响,为后期天线的温度补偿和结构优化提供参考依据。     

FAST照明口径分析

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)在观测时,将球形反射面内部照明区域的形状变为300 m口径抛物面,实现望远镜的主焦天线功能。照明口径(球面变位到抛物面的口径)对望远镜的观测性能起决定作用。为了望远镜潜在的性能提升及后续发展,在500 m口径球面射电望远镜照明口径300 m及大于300 m的情况下,通过不同焦距抛物面与基准球面变位距离的计算,进行球面到不同口径抛物面变位分析,对望远镜增大照明口径的可行性进行探讨。给出了在500 m口径球面射电望远镜反射面变位驱动促动器最大运动行程范围内,增大口径抛物面变位时抛物面焦距及焦径比的选取。在驱动行程方面初步说明了变位的理论可行性,相关分析同样适用于其他口径的抛物面。     

关于云南天文台2.4米望远镜YFOSC的CCD的平场

与国家天文台兴隆站2.16m安装的北京天文台暗天体分光成像仪(BAO Faint Object Spectrograph and Camera,BFOSC)系统相似,云南天文台2.4m望远镜安装了云南暗弱天体光谱及成像仪(Yunnan Faint-Object Spectrograph and Camera,YFOSC),对它在直接照相时的CCD平场性能做了测定.使用不同旋转角度拍摄平均而得的平场,可以使不同位置拍摄的像场,所受最大误差≤0.015 mag.但与卡焦的VersArray CCD照相机不同,即使在视场中间直径6.′5的圆内,误差约在0.010～0.013 mag之间,达不到≤0.005 mag的精度.     

Perspectives on the interior of the Sun

The interior of the Sun is not directly accessible to observations. Nonetheless, it is possible to infer the physical conditions inside the Sun with the help of structure equations governing its equilibrium and with the powerful observational tools provided by the neutrino fluxes and oscillation frequencies. The helioseismic data show that the internal constitution of the Sun can be adequately represented by a standard solar model. It turns out that a cooler solar core is not a viable solution for the measured deficit of neutrino fluxes, and the resolution of the solar neutrino puzzle should be sought in the realm of particle physics.     

Researches in China on the Effects of Tides on the Earth Rotation

In this paper the tidal phenomena on the Earth are concisely specified, including solid tides, ocean tides and atmospheric tides due to the luni-solar tide-generating force, and the Earth pole tide due to the motion of the Earth's rotation axis (polar motion); as well as their effects on the Earth rotation. The outcomes of scientific researches of Chinese astronomers on these topics are described in some detail. These researches deal with the mechanisms responsible for tidal effects on the earth rotation, and on the measurements of the Earth rotation parameters. Finally, the effects discovered by Chinese researchers on the measurements of the period and change in period of pulsars are discussed. These effects are very small in magnitude but not negligible.     

蓝回绕特性的研究

研究了可以影响蓝回绕(blue loops)的各种主要因素，发现蓝回绕的形状和中心氦燃烧阶段的总产能率的变化相关联，而总产能率的变化主要来源于壳层氢燃烧和中心氦燃烧产能率的变化，所以蓝回绕主要与壳层氢燃烧和中心氦燃烧产能率的变化相联系，壳层氢产能率的变化主要与氢丰度变化区(μ-梯度区)的氢丰度分布轮廓(X-proflle)，μ-梯度区的温度，以及外对流区的深入程度密切相关，氦核的大小和温度会影响中心氦燃烧产能率的变化，中心氦燃烧产能率的变化不仅对总产能率的变化有贡献，而且也会影响壳层氢燃烧产能率的变化。     

Hypothesis on the origin of the spiral structure of the galaxies

The spiral waves in a model galaxy consisting of differentially rotating and non-rotating subsystems are considered on the basis of participating phenomena. The subsystems involved represent the Populations I and II of normal spirals, respectively. The spiral waves in such a systems are unstable in the Landau sense. Due to this instability they grow up to attain finite amplitude. This growth is stopped by a non-linear effect (the quasilinear effect), the steady state with waves of finite amplitude being established. The hypothesis is proposed that these waves should be identified with the spiral structure of the galaxies.     

Thoughts on monitoring the effects of climate change on the surface elevation of the Greenland ice sheet

The effect of mass balance variations on changes in surface elevation of the Greenland ice sheet is examined in connection with the rise in sea level that will be caused by increased melting. Changes in surface elevation of several metres (of either sign) can occur in the ablation area of the ice sheet over a period of a few years as a result of random ablation forcing without being evidence of change in mean climate. Similar, but smaller, changes can occur in the accumulation area due to accumulation forcing. The ablation area of the ice sheet probably thickened from the mid-1970s to the mid-1980s as a result of lower ablation in that period but thinned again in the late 1980s as a result of higher ablation then. There is no evidence of any present trend of increased melting. Future climate warming will involve an accelerated thinning of the ablation area that could be detected in 1–2 decades against the background of natural fluctuations in surface elevation.     

基于SLR精密轨道的天文定位精度分析

利用全球卫星激光测距服务系统(ILRS,International Laser Ranging Service)标准点资料对Ajisai卫星进行精密定轨,残差均方根(RMS)优于3 cm,得到该星的精密轨道.进而对长春站40 cm空间碎片光电望远镜获得的Ajisai卫星的天文定位资料进行精度分析,外符合精度约3″左右.单独利用天文定位数据进行轨道改进,内符合精度优于3″.改进轨道的x、y、z坐标3分量在观测数据覆盖范围内的精度在100 m之内.同样地对Jason-1卫星作数据分析,结果和Ajisai卫星精度相当.分析各个弧段的精度变化,发现定标星个数减少,会导致天文定位精度下降.据此提出可以把最少定标星比例作为评定数据质量的参考指标之一.