乌拉斯台观测站

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21CMA设备和台址

 

若要成功探测到宇宙再电离的信号,就必须同时满足以下条件:(1)标准宇宙学预测,发生在红移大约6-25的宇宙再电离过程所导致的中性氢辐射表面亮度仅有10mK左右,要探测到比今天宇宙微波背景温度还低两个量级的宇宙中性氢辐射,就要求望远镜必需具备巨大的接收面积,即望远镜口径必须十分庞大。(2)处于红移10附近的典型宇宙再电离结构(尺度大约10Mpc)在天空最大延展几个角分,在21厘米辐射被红移后的米波波段观测时,要分辨一个5角分的结构,望远镜口径就需达到2km以上。(3)探测宇宙再电离的窗口是频率50-200MHz或波长1.5-6米,此波段已经被人类严重“污染”,人们熟知的调频广播就位于88-108MHz之间,加之电视台和民航以及卫星通讯的干扰,探测宇宙第一缕曙光的望远镜必须布设在远离人类活动的地区,最理想的台址当然是月球背面。若要同时满足(1)和(2)所要求的大接收面积、高分辨率,并且兼顾经费的制约,探测宇宙再电离信号的设备就只能采用综合孔径射电干涉望远镜的形式,即以布设在长基线上的诸多小望远镜实现所有功能。此探测方式已经有数十年的经验积累,在理论和技术上都不存在难以克服的困难。
中国西部幅员辽阔,人迹罕见的地区甚多,存在优良无线电宁静区域。经过实地勘探和监测,最终确定将中国用于宇宙第一缕曙光探测的低频望远镜阵列21CMA布设在新疆天山深处、行政区划归属于巴音郭楞蒙古自治州和静县阿拉沟乡的乌拉斯台查汗村,台址位于海拔2650米的高原上(乌拉斯台),中心地理坐标是北纬42º56'和东经86º41',四周由海拔3000米以上的群山所环绕,可以作为天然屏障阻挡来自周边地区的电磁辐射,山间东西、南北走向的两条平坦山谷正好适合布设望远镜的两个正交基线。实地测量表明,周围无线电干扰主要来自低轨卫星数据传输137MHz、民航通讯121MHz、流星遗迹和过境飞机所散射的周边城市(主要是乌鲁木齐和库尔勒)FM调频广播信号等。除了低轨卫星外,其它时变干扰都可以在后续数据处理时予以剔除。因此,乌拉斯台地区是难得的低频射电天文优良观测台址。

 

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