◎文图 中国科学院国家天文台 郭红锋

前面我们讲到了一系列天文望远镜的发展故事，都是指观察可见光的光学望远镜。但宇宙辐射来的可见光线只占辐射频率极窄的一部分（400纳米至700纳米），很多其他波段的辐射被地球表面的大气屏蔽了，不能到达地面。不过，这是对地球生物的一种保护，因为许多辐射（例如紫外线，X射线等）对生命体是有害的。你知道吗？有一种辐射不但对生命无害，还能让我们探测到宇宙发射来的更多信息，那就是无线电波（或称射电波）。

图1

神秘的宇宙电波

人类最早用振荡电路制造出一类电波，通过天线把电波发射到空中，传播到远方。远方的接收器可以通过天线和调制到同频率的电路，接收到这些电波，从而建立起“无线电”通讯联系。后来，人们发现宇宙中也存在这一类自然辐射的电波。

最早发现并辨识出宇宙辐射来的无线电波的人是美国贝尔电话公司工程师央斯基。他在20世纪30年代研究无线电短波通讯时，用他的接收天线无意间接收到一种奇怪的电波，这种电波每天重复出现，但周期不是我们生活中使用的太阳时间，而是与恒星出没一致的恒星时间。后来，他知道那是来自银河系中心的电磁辐射（无线电波段的信号）。这是人类第一次接收到来自宇宙空间的无线电波，从此开启了一门全新的天文学研究领域——射电天文学。

图2 央斯基和他的射电天线

射电望远镜

光学望远镜的感光单元是对光学波段敏感的眼镜、底片或现代的CCD探测器件。射电望远镜接收的是天体辐射来的无线电波，眼镜和光学器件是感受不到的，但使用对无线电波敏感的探测器，就可以获得宇宙天体辐射来的无线电波段信息（强弱、方向、范围等）。所以，从原理上说，天文望远镜的结构都差不多，只是接收不同波段的信息需要不同的探测器。

经典射电望远镜的基本原理与光学反射式望远镜相似，一般用反射面接收宇宙辐射来的无线电波，接收器（又称馈源）安装在主焦点处，就可以接收到汇聚来（增强了）的信号。

图3 射电望远镜（来自美国国家射电天文台）

射电天文发展

随着射电望远镜的发展，其外形也出现了一些变化。例如，反射面和馈源固定在一起，可以全方位转动的全转动射电望远镜；主反射面固定而馈源移动的单一口径球面射电望远镜；还有多个小射电望远镜排成一定形状组成的阵列式射电望远镜等。

第二次世界大战结束后，英国率先建立了用于天文观测的射电天文望远镜。英国曼彻斯特大学于1946年建造了直径为66.5米的固定式抛物面射电望远镜，1955年又建成了当时世界上最大的可转动抛物面射电望远镜。

1963年，美国建造了当时最大的单孔径固定式射电望远镜（阿雷西博望远镜，直径305米），安装在位于美国波多黎各岛上的一座天然火山口（阿雷西沃山谷）当中，其口径雄踞世界之首50多年，直到2016年才被中国建设的500米口径球面射电望远镜超越。

图4 阿雷西博望远镜

图5 德国埃菲尔斯伯格射电望远镜

1972年，联邦德国建造了当时世界上最大的全方向可转动单天线射电望远镜（埃菲尔斯伯格射电望远镜，直径102米）。这台望远镜的观测波段很宽，从90厘米到3毫米，其灵敏度和分辨率都很高，率先在毫米波段观测到脉冲星的辐射，并且在射电星系、活动星系核、星际分子等方面的观测中也有很多成果。

2000年，美国建造并投入使用了新一代全方向可转动的射电望远镜（绿岸望远镜，100x110米蝶形天线），是目前世界上最大的全向可转动射电望远镜，因安装在美国西弗吉尼亚绿岸山区而得名。其天线为100x110米碟形，由2000多块铝制面板镶嵌而成，每秒钟所获数据量近1G字节，主要用于宇宙宽频带的原子和分子光谱以及河外星系的研究。它被誉为先进的外星信号“发现者”，也是寄希望于它能接收到并甄别出地外高等智慧生物所发出来的无线电信号。

射电望远镜的发展同样经历了口径不断扩大、分辨率和灵敏度不断提高的过程。射电天文学诞生较晚，但借助于近现代高科技的应用，发展非常迅猛。今天，我们既有口径大到几百米的单口径射电望远镜，又有相对口径（又称等效口径或基线，指望远镜之间的距离）达数千千米的射电望远镜阵。相信在不远的将来，人类使用这些大规模的射电望远镜装置能够观测到更深、更远的宇宙信息，了解到更多、更丰富的宇宙运行机制和演化规律。

图6 美国绿岸望远镜