[科普中国]-澳大利亚望远镜致密阵列

ATCA简介

澳大利亚新南威尔士纳拉布里镇西边25公里，排列着澳大利亚保罗怀尔德天文台的澳大利亚望远镜致密阵列(Australia Telescope Compact Array，以下简称ATCA)。该阵列由6台22米口径的同型号射电接收器组成，每台重达270吨。像美国VLA一样，每台接收器都被安装在铁轨上，可以根据需要排列成不同的角度和形状。其中的五架接收器可以在长达3公里的轨道上自由移动，而第六架位于3公长的主铁轨的最西端。4

ATCA是澳大利亚望远镜国家设施网络的一部分，除了独立完成太空观测任务之外，ATCA还能与澳大利亚帕克斯天文台的64米口径望远镜，以及新南威尔士库纳巴拉班莫拉天文台的单一22米口径蝶形接收器协同工作，组成一个超长基线干涉的观测阵列，其等效分辨率最高可以等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。45

建设背景早期的澳大利亚射电天文学处于国际先锋的角色．但是到了20实际80年代，综台孔径和VLBI（甚长基线干涉测量技术）蓬勃发展，单天线已经不能独霸天下了。澳大利亚的射电天文观测设备开始落后。再次崛起要靠研制更先进的射电望远镜。1983年联邦政府拨款研制澳大利亚望远镜．即澳综合孔径射电望远镜，作为庆祝澳大利亚建国200周年献礼项目之一。1984年开始兴建，1988年如期完成井投入使用，全名为Australia Telescope Compact Array，简称ATCA，总共耗资5千万澳元。6

澳大利亚地处南半球，有得天独厚的地理条件。现存的大型综合孔径射电望远镜都在北半球，ATCA是南半球灵敏度和分辨率最高的综台孔径射电望远镜。虽然它的功能不受美国的VLA，但是它能观测VLA观测不到的高南纬的射电源。这对于银心的观察，对于最近的伴星系——大、小麦哲仑云的观察；对于两个最近的射电星系——半人马座A和天炉座A的观察；以及对于球状星团——半人马座ω、杜鹃座47的观察均极为有利。借助于威力强大、自成体系的澳大利亚望远镜，澳大利亚天文学家将会对射电天文学中的一系列重大课题，如恒星的形成和演化，星系的形成，银心的结构细节等作出新的重要贡献。67

天线信息ATCA由6面直径12米的天线组成，东西向一字排开，基线全长6千米。相当于一面直径为6千米天线的射电望远镜的分辨率。6面天线中，一面天线固定，其它5面放置在铁轨上，可以按照要求移动到预定的位置上，以取得不同的天线间距情况下的观测数据。要获得一张优质的射电源图像需要观测3-4次．每次12小时。

天线获得的天体信息由光纤送到主控制室的接收系统，由特殊的计算机构成的相关器来处理这些数据。每个天线配备4根光纤，共24根光纤，总长160千米。光纤所传输的天体信息如暴风雨般，以每秒2.5百亿比特的速度传输数据。光纤还兼有发出控制天线和接收机信息，以及进行实时观测的功能。

22米直径的单天线具有比较大的视场，有利于获得或拼接大天区范围的射电源分市图。工作频率在1.4~10GHz之间的4个频段上。天线表面的中间部分加工精度最高，可以工作到115GHz上，也就是短毫米波段，可以获得世界上最好的射电源短毫米波上的图像。

这六而天线还可以与其他两面天线组合成一个射电望远镜系统，一面天线在几千米以外的Coomabarabran附近，一面则在几百千米以外的Parkes。整个系统可以获得近似于一面320千米直径的大天线的分辨率。6

基本参数文献7给出了ATCA的部分参数如下：

天线：6×22米，地平式装置，f/0.32

最大基线长度：6公里

基线数目：15

波段范围：90cm，50cm

20/13cm（L/S） 1.25-1.78；2.2-2.5GHz

6/3cm（C/X） 4.4-6.1；8.0-9.2GHz

12/7mm（K/Q） 20-25.5；42-50GHz

3.5/2.6mm（W/F） 84-98.5；105-116GHz

每一天线的中频通道数：4

每一基线提供的信息种类数：8

每种信息的频道数——1bit，2-6MHz时：16

2bit，（128/n）MHz时：16n

2bit，1或0.5MHz时：1024

10GHz时的特性——

主波束直径：6arcsec

综合波束直径：0.8arcsec

系统温度：50K

均方根噪声（4×12小时，2x256MHz）:15μJy