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來(lái)源：科學(xué)大院 東北的黑土地上，茂密的針葉林中，站立著(zhù)一面巨大的拋物面天線(xiàn)。假如這架天線(xiàn)是矗立在一座陡峭的奇峰之上，那儼然就是劉慈欣《三體》小說(shuō)中的“紅岸基地”了。然而我們今天要說(shuō)的并不是那個(gè)科幻文學(xué)中的紅岸基地，而是一臺實(shí)際存在著(zhù)并運行著(zhù)的，最接近紅岸基地描述的望遠鏡——中國西安衛星測控中心佳木斯66米射電望遠鏡。 
圖1 森林環(huán)繞中的佳木斯66米射電望遠鏡（攝影：西安衛星測控中心 呂炳宏）。 佳木斯66米射電望遠鏡，顧名思義，是一臺坐落于黑龍江省佳木斯市的，口徑66米的射電望遠鏡。不過(guò)更多的時(shí)候，人們叫它深空天線(xiàn)。 深空天線(xiàn)？ 得益于探月工程，“深空探測”一詞大家可能都不陌生。一般認為，月球只是深空探測的前哨，我們以后還要對火星甚至更遠的目標進(jìn)行探測。我們在探索月球、甚至火星的時(shí)候，需要對探測器進(jìn)行控制，也需要接收探測器傳送回來(lái)的數據，而這些都需要用到“深空天線(xiàn)”。 可以想象，要和遙遠的探測器對話(huà)，我們不僅要有大嗓門(mén)，還得有靈敏的好耳朵。而佳木斯66米深空天線(xiàn)作為亞洲最大的全可動(dòng)天線(xiàn)，就兼顧了“大嗓門(mén)”和“好耳朵”。不過(guò)這個(gè)嗓門(mén)和耳朵并不是收發(fā)聲波的，而是收發(fā)電磁波的。佳木斯66米深空天線(xiàn)能夠使用電磁波和月球的探測器進(jìn)行良好的對話(huà)，是我國探月工程的主力設備之一。
圖2 佳木斯66米深空天線(xiàn)及觀(guān)測室（攝影：西安衛星測控中心 呂炳宏）。
圖3 觀(guān)測室內，工作人員正在操縱望遠鏡（攝影：西安衛星測控中心 呂炳宏）。 究竟是天線(xiàn)還是射電望遠鏡？ 不管是佳木斯66米深空天線(xiàn)，還是大家熟知的貴州“天眼”望遠鏡FAST，都可以統稱(chēng)為“天線(xiàn)”，但矯情的天文學(xué)家們一般會(huì )將用作天文觀(guān)測的天線(xiàn)稱(chēng)為“望遠鏡”。又因為天線(xiàn)工作的電磁波頻段是射電波段，所謂具體來(lái)說(shuō)就是“射電望遠鏡”。 人造信號，比如手機、人造衛星、深空探測器，等發(fā)出的信號，通常要比天文學(xué)家要觀(guān)測的天體信號強很多。所以一般用來(lái)接收人造信號的天線(xiàn)并不需要太靈敏的“耳朵”。但是佳木斯66米天線(xiàn)不一樣，它的目標是更為遙遠的星辰大海！為了能和以后發(fā)射到更遠的深空探測器對話(huà)，佳木斯66米天線(xiàn)收聽(tīng)信號的能力向著(zhù)射電望遠鏡看齊，也因此具備了進(jìn)行天文觀(guān)測的能力。而實(shí)際上，它也正在進(jìn)行著(zhù)天文觀(guān)測。所以也可以稱(chēng)它為“佳木斯66米射電望遠鏡”。 我是個(gè)矯情的人，我喜歡叫它佳木斯66米射電望遠鏡。 值得一提的是，因為一般的天文觀(guān)測只需要接收信號，所以國內的射電望遠鏡，除了佳木斯這位，都沒(méi)有發(fā)射信號的能力。所以，要問(wèn)cosplay紅岸基地哪家強？佳木斯66米射電望遠鏡當仁不讓?zhuān)?br />
圖4 點(diǎn)點(diǎn)繁星之下的佳木斯66米射電望遠鏡（攝影：西安衛星測控中心 呂炳宏）。 脈沖星——也許能帶我們走得更遠 佳木斯66米射電望遠鏡目前主要的天文觀(guān)測目標是脈沖星。你說(shuō)它一個(gè)深空站，怎么就去看脈沖星了呢？別說(shuō)，要想去征服更遙遠的星辰大海，也許還得靠脈沖星。 我們以前的科普文（FAST望遠鏡將落成！今晚用它找個(gè)脈沖星吧和FAST發(fā)現的毫秒脈沖星，是個(gè)啥？）介紹過(guò)，脈沖星是隨著(zhù)自身轉動(dòng)，輻射束周期性?huà)哌^(guò)地球的中子星。想象一座燈塔，光束不斷掃過(guò)四周，如果我們站的位置剛好能被掃到，那就能周期性地感受到光亮。脈沖星，就是宇宙中的燈塔。
圖5 脈沖星示意圖。上邊部分展示的是一顆旋轉中的中子星（紫色球）及其兩個(gè)輻射束（黃色束）。下邊部分紅點(diǎn)指示對應時(shí)刻我們看到的中子星的亮度。黃色曲線(xiàn)是中子星旋轉一周的亮度變化。（圖片來(lái)源： http://www.ligo.org/science/Publication-S6VSR24KnownPulsar/） 如果我們的探測器飛出了太陽(yáng)系，去到地球上的天線(xiàn)再也無(wú)法與其通信的遙遠星際空間，那失去地面控制的探測器要怎么順利到達它的目的地呢？一種可能的方案就是讓探測器利用脈沖星進(jìn)行自主導航。 使用脈沖星來(lái)進(jìn)行導航之前，需要先用地面的射電望遠鏡對脈沖星做細致的觀(guān)測，分清楚哪些脈沖星適合用來(lái)做導航，并為可以用來(lái)做導航的每一顆脈沖星制作一份“檔案”。而這些檔案就是未來(lái)星際探測器進(jìn)行星際旅行時(shí)所需要用到的地圖了。星際航行中的探測器雖然不再接受地球人的控制，但卻可以自己觀(guān)測脈沖星，然后根據身上帶著(zhù)的“地圖”，確定自己在宇宙空間中的位置。 最近的一項科研進(jìn)展中，國家天文臺的天文學(xué)家利用佳木斯66米射電望遠鏡觀(guān)測了10顆脈沖星，并對它們的“星際閃爍”現象進(jìn)行了分析。 可能很多人見(jiàn)過(guò)這樣的場(chǎng)景：陽(yáng)光透過(guò)清澈的水體照射到水底，隨著(zhù)水面的波動(dòng)，水底的光影也隨著(zhù)抖動(dòng)變化。
圖6 陽(yáng)光投射到水底形成斑駁的光斑（圖片來(lái)源：百度圖片）。 類(lèi)似的，脈沖星發(fā)出的電磁波，透過(guò)星際介質(zhì)照射到地球上，也會(huì )隨著(zhù)星際介質(zhì)的波動(dòng)而發(fā)生明暗變化。這種現象我們稱(chēng)之為“星際閃爍”。從觀(guān)測中，我們可以看到脈沖星不同頻率的電磁波隨時(shí)間發(fā)生亮度變化（見(jiàn)圖7）。
圖7 佳木斯66米射電望遠鏡觀(guān)測到的脈沖星B0355+54星際閃爍現象（P.F.Wang et al。 2018）。顏色表示脈沖星輻射的亮度，橫軸是時(shí)間，縱軸是電磁波頻率。 對這些變化的數據進(jìn)行深入的處理，除了能得到星際介質(zhì)的一些信息，還能推算脈沖星的橫向速度等信息。而脈沖星的運動(dòng)信息，也是星際航行“地圖”中所不可缺少的。 紅岸基地 不同于《三體》小說(shuō)中的紅岸基地，佳木斯66米射電望遠鏡并不用來(lái)直接與外星文明建立聯(lián)系，而是努力地協(xié)助人類(lèi)的航天器飛向更遠的宇宙空間。與紅岸基地相同的是，佳木斯66米射電望遠鏡同樣承載著(zhù)人類(lèi)對宇宙空間的向往！
圖8 佳木斯深空站部分工作人員合影 |
