“射电望远镜”的工作原理
射电望远镜
典型项目
上海佘山65m口径可转动射电天文望远镜
2012年3月，65米口径可转动射电天文望远镜工程在上海佘山脚下紧张施工，这将是亚洲最大的该类型射电 望远镜，总体性能在国际上处于第四位。据介绍，这台望远镜属于中国科学院和上海市政府重大合作项目，已于 2012年10月28日在沪启动。
对单天线射电望远镜来说，天线的直径越大分辨率越高。但是天线的直径难于作得很大，单天线的最大直径 500米 。对射电干涉仪来说，两个天线的最大间距越大分辨率越高。另外，在天线的直径或者两天线的间距一定 时，接收的无线电波长越短分辨率越高。拥有高灵敏度。高分辨率的射电望远镜，才能让我们在射电波段"看"到 更远，更清晰的宇宙天体。
特点优势
射电望远镜与光学望远镜不同，它既没有高高竖起的望远镜镜筒，也没有物镜，目镜，它由天线和接收系统 两大部分组成。
巨大的天线是射电望远镜最显著的标志，它的种类很多，有抛物面天线，球面天线，半波偶极子天线，螺旋 天线等。最常用的是抛物面天线。天线对射电望远镜来说，就好比是它的眼睛，它的作用相当于光学望远镜中的 物镜。它要把微弱的宇宙无线电信号收集起来，然后通过一根特制的管子（波导）把收集到的信号传送到接收机 中去放大。接收系统的工作原理和普通收音机差不多，但它具有极高的灵敏度和稳定性。接收系统将信号放大， 从噪音中分离出有用的信号，并传给后端的计算机记录下来。记录的结果为许多弯曲的曲线，天文学家分析这些 曲线，得到天体送来的各种宇宙信息。
性能参数
据了解，这台65米的射电望远镜是中国科学院和上海市人民政府于2008年10月底联合立项的重大合作项目。 其接收范围覆盖8个波段，总体性能列全球第四。
专题讲座3--射电望远镜综述
原理之四：地球 自转效应的利用
上图：天线A和B的运动 下图：天线B在地球自 转12小时中位置的变化。 • 地球自转一周，A天线 绕B天线一周，描绘出一 个圆路径。相当于把可移动天线逐次地放到 “ 等效大天线”各个地方。 • 由于系统的对称性，只需要12小时的观测。
计算任务繁重
• 综合孔径原理在1954年已由实验证
Jansky Antenna
旋转天线
• 天线指向银河系的某个部分，就会收到 辐射，指向银河系中心处有最大响应。
• 这些辐射与接收机耳机中产生的噪声类 似。
雷伯（Grote Reber）
• 无线电工程 师 • 研制一台9.5 米反射面射电 望远镜 • 验证了央斯 基的结果
雷伯射电望远镜 现放置在 NRAO in West Virginia
• 21厘米谱线的观测，引起了银河系结构研究中的 一场革命。
2，雷达技术的发展
• 第二次世界大战中断了射电天文学的发
展。战争中发展的雷达技术为战后射电天 文发展准备了绝好的条件（人员和技术）。 • 太阳射电爆发使英军雷达受到严重干扰。 • 雷达对无线电信号非常灵敏，可以接收 银河系、太阳的射电辐射及流星遗迹回波。 雷达接收系统就是射电望远镜。
原理之二：
只需取不同间距的数据来进行处理 • 抛物面分成许多小单元，有很多方向相同、
间距相同的单元对，其分辨率是相同的。 • 只需取不同间距和方向的数据来进行处理， 可以得到相同的效果。
问题简化了!
原理之三： 并不需要同时的观测数据
• 如果射电源是稳定的，可以用不同时间的观
测数据进行处理。 • 只用2面天线就可综合。一面固定，以它为 中心，画一个圆，等效于一个“大天线”，另一 面可以移动，逐次放到“等效大天线”的各个位 置，每放一个地方进行一次射电干涉测量。 • 各次测量的数据一起进行处理。
m球反射面射电望远镜FAST
3、执行器
射电望远镜主动反射面控制系统中的执行器主要包括液压装置、电动装置和气 动装置等。这些执行器能够根据控制器的指令对反射面进行精确的调整，以保 证望远镜的观测精度。
三、射电望远镜主动反射面控制 技术的优势
射电望远镜主动反射面控制技术具有以下优势：
1、提高观测精度：通过对反射面的精确调整，能够有效地提高射电望远镜的 观测精度。
m球反射面射电望远镜FAST
目录
01 一、FAST的构造与原 理
02 二、FAST的特点
03 三、FAST的科学价值
04 四、FAST的社会价值
05 五、未来展望
06 参考内容
标题：500米球反射面射电望远镜FAST：探索宇宙的巨眼
FAST，全名为"500米球反射面射电望远镜"，是中国自主研发的全球最大单口 径射电望远镜。它像一只巨大的"天眼"，用其强大的观测能力，帮助人类探索 未知的宇宙。
一、FAST的构造与原理
FAST由钢构支撑的铝制球面反射面、馈源舱和接收机等主要部分构成。球面反 射面呈球形，半径为500米，这是世界上最大的单口径射电望远镜。馈源舱是 一个可移动的舱体，装有无线接收器和精准指向装置，负责收集球面反射面反 射回来的射电波，并将射电波指向需要观测的天区。接收机则是处理和分析射 电波的设备，把微弱的射电波转化为数据，供科学家们研究。
二、FAST的特点
1、巨型球面反射面：FAST的球面反射面使其具有更大的观测面积和更高的灵 敏度，可以捕捉到更远、更微弱的射电信号。
2、可移动馈源舱：馈源舱的可移动性使其能随时调整方向，对不同天区进行 观测。
3、高精度指向技术：馈源舱的指向装置采用了先进的航天技术，能将射电波 精确地指向目标天区。
射电望远镜的工作原理
射电望远镜的工作原理
射电望远镜是一种能够接收和探测远程天体的电磁辐射的专业设备，其工作原理基于
电磁学和天文学知识。
射电望远镜由反射镜和接收系统组成，主要通过以下步骤来工作：
1. 接收器物理原理
射电望远镜主要接收电磁波的辐射。
根据麦克斯韦方程组，我们知道运动的电子会辐
射电磁波，因此射电望远镜主要努力的是发现天体辐射发出的射频信号。
2. 收集信号
反射镜的形状很重要，它们能够把信号聚集起来，并专注于接收器上一个很小的区域。
因此，反射镜的形状必须是精确的，以保持最佳收集效率。
当天体辐射进入反射镜后，就
会集中到接收器的一个焦点上。
3. 放大信号
该信号通常非常弱，必须进行放大才能进行精确度量和分析。
在信号被放大后，其特
征将被测量并记录。
接收器通常通过类似于测量电路的方法来放大和处理这些信号。
4. 数据分析
仅仅接收到信号还远远不够，我们还必须深入数据，来获得有关信号来源的更多信息，并且提取有用的数据。
此时，我们需要使用各种计算机技术和算法来进行数据处理，以实
现精准的结果。
射电望远镜的这些步骤可以在很短的时间内完成，因此我们可以收藏大量有关天体辐
射的突破性数据。
通过这些数据，我们能够更好地了解天体辐射的特征，从而更好地研究
和解释宇宙的各种现象。
射电望远镜的原理
射电望远镜的原理
射电望远镜是一种利用射电波进行观测的望远镜。
其原理基于射电波的特性和天体物理的相关理论。
首先，射电望远镜利用射电天线接收来自宇宙空间的射电波。
射电波是一种电磁辐射，具有较长的波长，范围从厘米到米级甚至更长。
相比可见光波，射电波穿透力较强，能够逃离浑浊的地球大气层，达到地球表面进行接收。
其次，接收到的射电波会被射电望远镜上的天线聚焦。
这些天线可以单独或成阵列使用，以增强接收效果。
当射电波到达天线后，它们会激励天线中的电子，这些电子会随着射电波的频率和强度而振荡。
接着，通过电子部件，射电波会被转换为电信号。
然后，射电望远镜中的接收机会放大和处理这些电信号。
信号处理的过程中，会使用滤波器来选择特定频率范围内的信号。
之后，信号会被转换为数字信号，方便进一步的处理和分析。
最后，通过分析和处理得到的数据，科学家可以从中获得宇宙中的天体信息。
射电望远镜可以探测到各种天体现象，如射电星体、脉冲星、银河系中的射电源以及宇宙背景辐射等。
通过收集和分析这些数据，科学家们可以研究宇宙的起源、演化过程、星系结构以及暗物质和暗能量等重大问题。
总的来说，射电望远镜的原理是利用射电波的特性，通过接收、
转换、放大和处理射电信号，从而观测和研究宇宙中的天体现象。
望远镜的工作原理
望远镜的工作原理望远镜是一种用于观测远距离天体的光学仪器。
它通过收集、聚焦和放大远处天体的光线，使我们能够更清晰地观察宇宙中的各种现象和天体。
一、光学望远镜的工作原理光学望远镜主要由物镜、目镜和支架等部分组成。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1. 光线的收集望远镜的物镜是一个大口径的凹透镜或凸透镜，它能够收集并聚焦通过它的光线。
当光线通过物镜时，它会被折射并汇聚到焦点上。
2. 光线的聚焦光线通过物镜后，会汇聚到焦点上。
焦点是一个特定的点，光线在此处会集中到最小的区域。
物镜的焦距决定了焦点的位置。
3. 光线的放大目镜是望远镜中的另一个重要组成部分，它位于焦点处。
目镜通常由凸透镜或凹透镜组成，它能够将光线进一步放大，使我们能够更清晰地观察到天体的细节。
4. 图像的形成当光线通过目镜后，它们会再次被折射并汇聚到视网膜上，形成一个倒立的、放大的图像。
视网膜是我们眼睛中的感光器官，它能够将光信号转化为神经信号，通过视神经传递到大脑中进行图像处理和认知。
二、射电望远镜的工作原理射电望远镜是一种用于接收和测量无线电波的仪器。
它的工作原理与光学望远镜有所不同，主要包括以下几个步骤：1. 接收无线电波射电望远镜的主要部分是一个大型的金属碟形或抛物面天线，它能够接收到来自宇宙中的无线电信号。
这些信号是由天体或其他宇宙现象产生的，例如星体之间的相互作用、宇宙射线等。
2. 信号的放大和处理接收到的无线电信号非常微弱，因此需要经过放大和处理才能得到可靠的数据。
射电望远镜通常配备有放大器和滤波器等设备，用于增强信号强度并去除噪声。
3. 数据的记录和分析经过放大和处理后，信号会被记录下来，并通过计算机进行进一步的分析。
科学家可以利用这些数据来研究宇宙中的各种现象，例如星系的演化、黑洞的存在等。
三、其他类型望远镜的工作原理除了光学望远镜和射电望远镜，还有其他类型的望远镜，如X射线望远镜和伽马射线望远镜等。
它们的工作原理也有所不同。
射电望远镜原理波长
射电望远镜原理波长
射电望远镜是一种用于接收和分析射电波的仪器。
射电波的波长通常在毫米到米的范围内，因此射电望远镜的原理主要涉及到接收和处理这一波长范围的射电信号。
射电望远镜的原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 接收射电波：射电望远镜通过一个大型的抛物面天线来接收射电波。
这个天线通常是金属网格或金属板构成的，其尺寸与接收波长相匹配。
2. 聚焦信号：接收到的射电波信号经过反射和聚焦，被聚焦到接收器上。
3. 放大信号：接收器将聚焦后的信号放大，以增强射电信号的强度。
4. 分析信号：放大后的信号通过滤波器和频谱分析器进行处理和分析，以提取出射电波的特征。
5. 数据处理：分析得到的射电信号可以被记录、存储和进一步处理，以获得更详细的信息，如射电源的位置、强度和频谱特征等。
总之，射电望远镜的原理是通过接收、聚焦、放大和分析射电波信号，以获取有关射电源的信息。
射电波的波长决定了望远镜的设计和工作方式。
天眼望远镜科学原理
天眼望远镜科学原理射电天文学是一门研究利用射电波长观测和研究天体的学科。
相比于可见光，射电波长更长，能够穿透尘埃和云层，从而提供了更全面的天体观测能力。
射电天文学使用的设备是射电望远镜，它能够接收和放大来自天体的射电信号。
天眼望远镜的主要部分是一个凹面射电天线，呈碗状，直径为500米。
它由几千块可调节的铝板组成，可在水平和垂直方向上调整，以改变对射电信号的聚焦和接收范围。
这个巨大的天线能够接收从地球上的天体发射出的微弱射电波，并将其传递给后续的接收和处理系统。
天眼望远镜的接收和处理系统由两个主要部分组成：前端接收机和中央信号处理系统。
前端接收机是安装在凹面射电天线上的设备，它的作用是接收射电波并将其转换成电信号。
射电波经过凹面射电天线的反射和聚焦后，被前端接收机接收，并转换成电信号，然后通过电缆传输到中央信号处理系统。
中央信号处理系统是一个强大的计算机系统，负责接收和处理从前端接收机传来的电信号。
它能够提取星际射电信号，并通过信号处理算法对其进行精确的定位和分析。
射电信号的处理包括去除干扰信号、滤波、频谱分析和数据处理等。
通过对射电信号进行处理，射电天文学家能够获得有关天体特性和宇宙起源的重要信息。
天眼望远镜的科学原理是利用射电波长观测和研究天体，通过接收和处理射电信号来探索宇宙的奥秘。
射电天文学通过观测射电信号可以帮助科学家了解宇宙中的恒星、星系、银河系、黑洞等天体的性质和演化，以及宇宙的结构、宇宙的起源和演化等重要问题。
天眼望远镜作为世界上最大的射电望远镜，为研究天体物理学、宇宙学和天体生物学等提供了强大的工具。
它具有较高的灵敏度和分辨率，能够观测到微弱的射电信号，并提供高质量的数据。
这为科学家提供了研究宇宙的机会，帮助我们更好地认识宇宙的奥秘。
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1997年朱迪·福斯特主演的科幻片《接触未来》给我们讲述了人类对外星生命的探索：聪慧的伊莉除了喜欢问一些有关星星的问题外，还不时地使用短波收音机，希望能听到来自宇宙的声音。
她的父亲过世后，无助的伊莉开始全心投入科学，通过巨大的射电望远镜群，致力于接收外星讯号的研究。
某天清晨，伊莉如往常般一人在沙漠中的基地聆听天外之音，一个强大而又清晰的讯息从天而降，她发现了外星生命……这一切已不是科幻，美国行星学会近日发表一项公告，呼吁因特网上的天文爱好者参与寻找地球外文明的科学实验。
这个项目是美国加州大学伯克利分校（UC Berkeley，UCB）有关“搜寻地球以外智能”（Search Extraterres－trial Intelligent简称SETI）四个研究项目中的一项，其全称是“在家中搜寻地球以外的智能”，缩写为SETI@home。
SETI@home简单地说是一项旨在利用连入因特网的成千上万台计算机的闲置能力“搜寻外星文明（SETI）”的巨大试验。
每一个参加者可以用下载并运行SETI@home屏幕保护程序的方式以自己的计算机参与检测外星文明信号的活动。
SETI@home 的工作原理
SETI@home 的工作由数据收集——>数据传送——>数据分析及回收——>数据后处理——>信息发布组成的。
1.数据收集是通过波多黎哥国家天文和电离层中心建立在群山森林环抱中的、直径为305米（其面积相当于26个足球场大小）的巨型Arecibo射电望远镜进行的。
Arecibo将每天观测到的大约35 GB的数据记录在海量数字磁带上，并通过卫星传回UCB。
整个SETI@home项目的太空观测约需要1100盒数字磁带以记录39 TB（terabytes，1TB=1000GB）的数据。
2.SETI@home把从Arecibo收集到的数据，经过计算分析之后根据客户的需要和电脑的情况，划分为小的工作单元即数据块。
工作单元通过因特网传送到全球成千上万个客户端以进行数据处理。
3.SETI@home传送数据结束后将自动切断连接，客户电脑便在SETI@home屏幕保护运行时开始对数据进行处理；SETI@home应用程序对工作单元中的数据完成快速傅立叶变换的计算，其中大约要进行1750亿次运算，当一个工作单元分析完毕，闪烁的小图标便会提示客户回送并下载新的数据。
4.所有客户端所获得的有价值的信号都将送回到SETI@home。
绝大多数客户端软件所找到的信号都是来自于地球的无线电频率干扰（RFI），SETI@home使用一大批算法和已知电信频率干扰资源的大数据库（SERENDIP IV 数据库）的数据来对比，从而排除所有可能的RFI。
对于极少数（可能只有<0.0001％）未被排除的信号，则将通过下一次观测太空中同一部位进行检测，如果该信号被再次确认，SETI@home 将要求给定望远镜使用时间，并再次观测这一最令人感兴趣的信号! 假如一个上述信号被观测到多次，并确认它不是RFI和测试信号，SETI@home将要求其他的天文研究组织使用不同的射电望远镜、接收器、电脑等再进行探测和辨识、确认。
5.一旦信号被确认，SETI@home 将按照国际天文学联合会（International Astronomical Union，IAU）的电报发表公告，这是天文学界取得重大发现时公之于众的一种标准方式。
而用其屏幕保护程序找到该信号的人（人们），并将和SETI@home队伍中的其他成员一起被赋予“合作发现者”的称号。
Join Now!马上参加SETI@home!
你要参与这一项目，首先可到SETI@home设在UCB的英文主页：下载SETI@home 软件包，其Windows 版大小为704 KB，运行环境要求至少32MB内存和800×600显示分辨
率，在联网时运行该软件包即可按照安装向导进行安装，其间需提交简单个人信息，以便在SETI@home 服务器建立一个账户（主要用于系统辨识和进行统计，若未联网时安装，也可以后在SETI@home应用程序窗口的Setting菜单下再提交），设定选项（可取默认值），安装完毕将在任务栏右端出现一个天文望远镜绿色小图标。
SETI@home软件包含两个部分：“应用程序”和“屏幕保护”。
应用程序完成通过因特网下载数据块、数据处理、返回结果、取回其他数据块等所有工作。
可双击绿色小图标（单击鼠标右键选maximize项）打开应用程序窗口。
SETI@home屏幕保护程序启动时，将以彩色画面显示数据处理的过程，通常情况下，应用程序只在屏幕保护程序运行时处理数据。
但你也可让应用程序不停地处理数据（这时需要占用15MB以上内存和较大的CPU资源，因而要求机器要有更大的内存和更高的主频）。
SETI@home屏幕保护程序是由五个区域组成的画面。
上方横条是SETI@home的网页页标和网址；往下左边是数据分析区（Data analysis），在程序分析你的数据块时，随着电脑工作而不断更新包括快速傅立叶变换、多普勒漂移率、频率分辨率、最强信号强度、CPU 使用时间和总体完成进度等动态实时信息；右边是数据信息和用户信息区，前者显示当前所处理数据在太空中的方位（用天球中赤经度RA和赤纬度DEC 表示）、数据采集时间和来源（射电天文台名称）以及数据的基频；后者则显示用户名，当前已完成的数据单元数及电脑用于分析数据的总时数，这两个区域基本是不变动的；最下方的大区域是用于说明不同频率下，快速傅立叶变换计算结果的频率－时间－强度三维图形实时表示。
SETI@home的正式运行使普通的电脑用户也有可能参与重要科学实验——一次前所未有过的、通过因特网实施的、最大的并行计算技术应用的实践；并且给每一位参与者提供了使其电脑成为侦测银河系中其他文明过程中，机会微小但却可能具有开创意义的工具。
根据SETI@home 5月21日的统计，已有256475人正在参与这一项目，其中使用家中电脑的用户为173068人，总计所用的CPU时间约为621年。
通过SETI@home了解并行计算
实际上，SETI@home是一次借助于因特网开展的大范围并行计算技术应用，那么什么是因特网上的并行或分布式计算呢?并行计算或分布式计算技术，一般是指用由成百上千个微处理器组成的大规模并行计算机系统或者用分布式计算机网络系统进行大任务数据处理的技术。
并行和分布计算技术自60年代中期及70年代后期分别出现以来，一方面其并行处理方式已从阵列机（SIMD）、向量机及向量并行机、共享存储的对称多处理器系统（SMP）、以及近年来较热门的分布存储的大规模并行处理系统（MPP）逐步转向可伸缩并行机（Scalable Parallel Computers）和各种类型的计算机机群系统（Clusters）。
另一方面，在用通信线路连接的多计算机组成的分布式计算机网络系统中，并行和分布计算的应用也在日益增加。
因特网属于分布式计算机网络系统之一，它是集计算机、计算机网络、数据库、多媒体以及分布计算模式于一体的一个网络综合体。
因特网打破了时域和地域的局限，可以较低的费用充分调用散布于全球任何一个角落的可提供的CPU和内存资源。
在因特网上进行并行或分布式计算，一般是将任务的数据由安装了大型数据库的服务器使用根据特定算法编制的软件进行分割，然后分发到参与任务的多个客户机，客户机用户应用数据处理和分析软件去进行局部的数据处理；每一个客户机完成整个任务的一部分或多个任务中的相关部分，（这里客户机用户可以不用知道数据处理或分析的原理和过程），任务完成后回送到服务器，再由服务器进行归并和进行更进一步的计算和综合分析以探求所需要的结果。
目前，在因特网上使用并行或分布式计算技术已经取得了明显的成果，其中较为成功和活跃的有：“梅森素
数大寻找”（GIMPS）、“破解密码密锁”（RC5－xx），“最优Golomb尺问题”（OGR－xx）等。
此次刚刚正式启动的SETI@home项目，则是继前述多个项目之后，又一次充分发挥因特网在并行或分布计算方面所具有的巨大潜力和无可比拟的作用，以克服对天文数字海量计算在人力、物力和时间上的困难的又一次壮举。