谱线观测研究
谱线观测是研究星际物质分布﹑星繫结构以及恆星的形成和演化过程的重要手段 。2012年10月26日 ， 天马望远镜在18厘米波段开展了首次试观测 ， 成功地捕获到天鹅座A、仙后座A的连续信号 ， 以及来自W3(OH)、W51M、W75N、W49N的羟基谱线 。首次观测成功标誌着望远镜的机电系统能够正常运转 ， 为开展天文实验和科研基础工作打下了良好的基础 。2014年6月 ， 初步完成了天马望远镜多功能数字终端DIBAS的29种谱线观测模式的测试 ， 基本实现了谱线观测自动化 ， 完成了谱线终端的频率校準工作和数据格式转换工作 ， 使得用户能够用谱线处理方面通用的Gildas软体包进行数谱线数据处理 。2014年年底 ， 实现了对国内科研人员观测申请（观测波段为L ， S/X和C）的开放 。在L、C、X 波段探测到了包括长碳链分子HC7N在内的许多重要分子的发射 ， 并且在L波段探测到了一些新的羟基脉泽源 。在成功安装测试Ku波段接收机之后 ， 2014年9月24日 ， 天马望远镜的DIBAS终端在Ku波段成功进行了谱线试观测 ， 探测到了大质量恆星形成区的12千兆赫兹甲醇脉泽、射电複合线的发射 ， 以及大质量恆星形成区的星际有机分子氰基乙炔HC3N以及亚丙二烯基C3H2的发射 ， 谱线轮廓、峰值速度均与以往望远镜的观测结果一致 。（二）脉冲星观测2013年1月21日 ， 天马望远镜成功地在S（2.3千兆赫兹）和X（8.4千兆赫兹）波段对四颗已知流量密度不到10毫央斯基的脉冲星进行了试观测 ， 2月5日又成功获得了一颗毫秒脉冲星的信号 。2014年6月 ， 测试了多功能数字终端DIBAS的脉冲星观测模式 ， 包括：相干消色散搜寻、非相干消色散搜寻、相干消色散线上叠加和非相干消色散线上叠加 。为保证脉冲星观测标準化和流程化 ， 设计了一套观测纲要标準化模板 ， 完成了数位化终端和望远镜控制单元的通信 ， 基本实现了观测自动化 。利用该系统 ， 已经在L、S、C、X波段成功探测到包括北天周期最短毫秒脉冲星在内的一批脉冲星 ， 发现了目前研究热点——“银心磁星”很可能具有周期跃变现象 。目前国际上只有美国绿岸射电望远镜（Green Bank Telescope, GBT）和上海天马望远镜在单脉冲水平上对其爆发的观测结果作了报导 。（三）VLBI观测研究天马望远镜的综合性能位于世界前列 ， 加上地理位置优越 ， 位于几个主要VLBI网的交汇处 ， 天马望远镜将大幅度提高国际VLBI网的探测灵敏度 ， 成为中国VLBI网乃至东亚VLBI网的核心 ， 显着提高我国在天体物理前沿课题中的国际地位 。天马望远镜已经参加了与美国GBT和欧洲VLBI网（EVN）等的VLBI试观测 ， 初步体现了其高灵敏度的优势 ， 并于2015年正式加入欧洲VLBI网成为国际VLBI网的重要成员 。2014年6月12日 ， 天马望远镜参加了IVS(国际大地测量与天体测量VLBI服务组织)编号为RD1404的空间测地联合观测 。本次观测共有7个全球分布的台站参加 ， 採用S/X双频段同时接收信号和16通道记录模式 ， 主要目标是精确测量24颗具有光学对应体的微弱射电源的位置 ， 为实现基于GAIA空间天体测量计画的光学天球参考架和基于VLBI技术的射电天球参考架的连线做出贡献 。天马望远镜以其超高系统灵敏度 ， 展示了提高微弱射电源观测数量和信噪比的巨大优势 。通过此类空间测地观测 ， 还可以获得天马望远镜在国际地球参考框架中的精确台站坐标 ， 满足天马望远镜开展深空导航和相对天体测量等差分VLBI观测需要 。（四）在探月工程及深空探测中的套用中国是世界上将VLBI技术用于航天工程实时测轨的少数国家之一 。2004年1月 ， 中国正式启动探月工程 。VLBI测轨分系统是中国首次月球探测工程测控系统的重要组成部分 ， 它由上海VLBI数据处理与调度中心和上海佘山、北京密云、云南昆明、乌鲁木齐南山等4个观测站联网构成 ， 参与完成“嫦娥一号”除发射段外各个轨道段的测轨任务 。2007年10月24日18时05分 ， 中国首颗探月卫星“嫦娥一号”发射升空 。中国科学院的VLBI测轨分系统为测控系统準实时提供高精度的时延、时延率和测角等VLBI测轨数据 ， 并参与完成各轨道段的準实时轨道确定与预报 ， 为确保“嫦娥一号”卫星準确送入预定环月轨道做出了重要贡献 。上海天文台是VLBI测轨分系统的总体单位 ， 负责和实施VLBI测轨和定位工作 。天马望远镜于2013年12月全程参加了嫦娥三号着陆器和月球车X频段的VLBI测定轨和测定位任务 。天马望远镜和北京50米、昆明40米、乌鲁木齐25米和上海VLBI中心一起 ， 把嫦娥三号奔月时的测定轨精度提高至100米量级 ， 把着陆器的定位精度提高至优于100米 ， 利用同波束VLBI技术把巡视器的月面相对位置测量精度提高至米级 。天马望远镜已成为我国VLBI网的主力测站 ， 由于它的加入 ， 大大提高了我国VLBI网的高标校精度 ， 为嫦娥三号在奔月、绕月、落月探测时的着陆器精密测定轨和月面探测时的月球车相对测定位做出了卓越贡献 。2014年11月1日6点42分 ， 嫦娥五号飞行试验器在内蒙古四王子旗预定区域顺利着陆 ， 标誌着我国探月工程三期再入返回飞行试验圆满成功 ， 为后续嫦娥五号任务的顺利实施打下了坚实基础 。天马望远镜和上海VLBI中心、密云站、昆明站、乌鲁木齐南山站一起组成VLBI观测网,从10月24日开始,全程参加了地月转移两次中途修正、月球近旁转向、月地转移中途修正、服务舱着陆器分离等测控段的测定轨任务,并以其高灵敏度为VLBI测定轨精度的提高做出了贡献 。天马望远镜将可以更好地执行嫦娥五号的VLBI测定轨和定位 ， 以及在今后中国各项深空探测任务中发挥很重要的作用 。天马望远镜正开展望远镜系统性能的综合测试标定 ， 逐步完成常规观测所需的望远镜各项性能指标参数的测量 。在此基础上 ， 已于2014年9月开始向国内天文学家逐步开放天马望远镜单天线科学观测的时间 ， 并积极参加国际VLBI观测合作 ， 同时积极参与完成国家及中科院下达的各项观测任务 。项目验收2017年10月28日 ， 正好是上海65米射电望远镜(天马望远镜)落成5周年的日子 ， 天马望远镜接受了一次特殊“体检”——项目总体验收 。专家组认为天马望远镜高质量地完成了各项研製任务 ， 达到立项目标 ， 通过总体验收 。其综合性能指标在同类型望远镜中位列世界前三名 ， 大幅提升了我国射电天文观测能力和执行国家任务的能力 。坐落在松江佘山脚下的天马望远镜 ， 虽地处偏远 ， 却胸怀苍穹 。5年来 ， 它不仅为探月系列卫星的VLBI测定轨作出了卓越贡献 ， 在国家相关重大任务中发挥了关键作用 。作为一台全方位可转动的望远镜 ， 天马望远镜的硬体和软体系统实现了多项自主创新 。其工作波长从最长21厘米到最短0.7厘米 ， 共8个波段 ， 是我国目前工作波长可覆盖全部厘米波段的高性能射电望远镜 。天马望远镜在设计之初就经过了国际专家的评审和论证 ， 採用了我国自主研製的第一个大型天线主反射面主动调整系统 ， 通过1104台高精度促动器 ， 定位精度可达15微米 ， 还可以补偿天线在不同俯仰角度上的重力形变 ， 使天线保持标準的抛物面形状 ， 提高跟蹤观测效率 ， 达到国际先进水平 。天马望远镜在国内首次採用了无缝轨道焊接技术 。焊接后轨道整体平面度达到0.46毫米 ， 好于设计要求 ， 不仅提高了轨道精度和承载力 ， 而且延长了轨道、滚轮以及地基的使用寿命 。天马望远镜首席科学家、上海天文台副台长沈志强介绍 ， 天马望远镜每年的运行时间长达7000小时(包括维护保养时间) ， 已有10多家单位的数十名科学家利用天马望远镜进行过观测 。
