作者:廖洋 隗海燕 來源:中國科學(xué)報(bào)
研制的35-40GHz觀測系統(tǒng)實(shí)物圖 課題組提供
近日,山東大學(xué)空間科學(xué)研究院空間電磁探測技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(LEAD),在該校攀登計(jì)劃創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、基金委重大項(xiàng)目課題和面上等項(xiàng)目支持下,研制成功國際首臺套工作在35-40GHz的毫米波太陽射電頻譜觀測系統(tǒng)。
該系統(tǒng)是根據(jù)山東大學(xué)攀登計(jì)劃創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家陳耀教授提出的科學(xué)目標(biāo)和研制規(guī)劃,由空間科學(xué)研究院空間電磁探測技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任、機(jī)電與信息工程學(xué)院副教授嚴(yán)發(fā)寶帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室成員自2017年底開始攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題而完成。相應(yīng)主要學(xué)術(shù)論文以《毫米波寬帶太陽射電頻譜儀》為題在《天體物理學(xué)雜志增刊》在線發(fā)表。據(jù)悉,該文為美國天文學(xué)會(AAS)旗下系列期刊上發(fā)表的為數(shù)很少的太陽射電觀測儀器技術(shù)類科研論文。
太陽耀斑爆發(fā)是災(zāi)害性空間天氣的主要源頭,所產(chǎn)生的高能量粒子與強(qiáng)電磁輻射可直接威脅人類空間設(shè)施與深空探測等太空活動安全,還會增加導(dǎo)航誤差、導(dǎo)致中斷通信等。通過自主研制太陽微波輻射探測儀器可獲得一手科學(xué)數(shù)據(jù),可開展耀斑爆發(fā)機(jī)理和粒子加速機(jī)制等方面的科學(xué)研究,還可助力空間災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào),為太空活動安全提供保障。
傳統(tǒng)太陽射電儀器專注于18GHz以下,在18GHz以上僅有少數(shù)頻點(diǎn)的探測裝備,而對于耀斑物理的研究還需要在更高頻段部署觀測儀器,以獲得輻射頻譜的完整測量。為填補(bǔ)毫米波頻段觀測數(shù)據(jù)空白,團(tuán)隊(duì)于2017年底開始提議和研制35-40GHz頻域的地基太陽射電頻譜觀測系統(tǒng)。
該儀器實(shí)現(xiàn)了35-40GHz范圍內(nèi)5GHz帶寬的掃描觀測,系統(tǒng)噪聲系數(shù)~300K,系統(tǒng)線性度>0.9999,時(shí)間分辨率為5ms~1.3s(~134ms, 默認(rèn)),頻率分辨率為153kHz。該儀器樣機(jī)目前已常規(guī)運(yùn)行兩年有余,積累了大量觀測數(shù)據(jù),并有望在即將到來的第25周太陽活動峰年觀測到更多耀斑爆發(fā)數(shù)據(jù)。在儀器研制過程中,團(tuán)隊(duì)突破了毫米波高精度探測、GHz采樣數(shù)據(jù)并行實(shí)時(shí)處理、寬帶信號的平坦度處理等系列關(guān)鍵技術(shù),先后在中國科學(xué)、RAA、PASJ等國內(nèi)外期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文,基于儀器實(shí)現(xiàn)方法等授權(quán)國家發(fā)明專利4項(xiàng),并獲得了國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目課題、面上項(xiàng)目以及學(xué)校攀登計(jì)劃創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的支持。
論文相關(guān)信息:https://doi.org/10.3847/1538-4365/ac4257
來源:https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/2/473507.shtm