天文源跟踪和数据文件生成

摘 要 本文是专题“面向天文、物理和多个工科专业的射电望远镜实验平台”上篇，内容包括望远镜基本参数和实验设计，以及天文源跟踪、数据文件生成两个实现望远镜天文观测功能的选做实验。太阳是距离我们最近的较强天文射电源，本文基于实例介绍了太阳射电流强时域变化实验。

关键词 天文教学;射电天文观测;望远镜控制;频谱仪API编程;太阳射电辐射

1 前言

1.1 射电天文的发展

从古至今，在好奇心的驱使下，人类对头顶星空的探索从未止步。数千年以来人们主要在可见光波段对太空进行观测，直到20世纪30年代，贝尔实验室的工程师卡尔·央斯基无意间发现了来自银河系中心的射电波段辐射，从而拉开了射电天文的序幕。

“二战”期间，雷达技术突飞猛进;战争结束后，射电天文观测也随之驶入了快车道。1951年，来自银河系的氢原子21cm 超精细结构谱线首次被观测到[1]，人们由此开始了银河系旋臂结构的研究，并扩展到更高的射电频率，依托分子转动谱线的观测描绘银河画卷[2]。几十年来射电天文取得了大量重要发现，其中被授予诺贝尔奖的成果包括：脉冲星的发现、孔径综合技术、宇宙微波背景辐射的发现、脉冲双星的发现、宇宙微波背景辐射各向异性、银河系中心黑洞的发现等[3]。

中国天文学历史悠久，秦汉时期就建立了二十四节气[4]，历朝的钦/司天监更是记录了丰富的新星和超新星爆发[5]。随着我国天文学科和相关工业技术的发展，近年来在射电天文观测领域取得了前所未有的进步。其中最受瞩目的是南仁东先生主持建造的五百米口径球面射电望远镜（FAST）[6]，在脉冲星、快速射电暴、引力波等研究中取得了重要进展。FAST 取得的国际领先科学成果激励了青年学者们努力攀登科学高峰，唤醒了广大群众的科学热情。另外，正在建设的新疆奇台110m 射电望远镜（QTT）预期在利用分子谱线研究恒星形成等领域取得突破[7]，云南景东120m 口径全可动脉冲星射电望远镜预期在脉冲星等领域取得突破[8]。

同时，中国还积极参与了国际射电天文研究合作，其中最具代表性的是作为创始成员国深入参与平方公里阵列（SKA）项目[9]。SKA 望远镜阵列有效接收面积达到平方公里量级，是迄今人类建造的最宏大天文观测设施。它汇聚了射电天文领域最先进的技术，将为我们在宇宙再电离、引力波检测、太阳系外行星探测等诸多领域研究提供前所未有的利器。对SKA 项目的人员和技术投入对于我国天文学发展将至关重要。