在Effelsberg 100米 望远镜观测的一周 (2)

标题: 在Effelsberg 100米 望远镜观测的一周 (2)
作者: 张智昱 (紫金山天文台/MPIfR)

拖了很久一直没有把三月份在100m望远镜的观测经历写完. 这次就多放几张图片, 给大家一些更直观的概念:

Effelsberg 100米望远镜隶属于 麦克斯 普朗克 射电天文研究所, 坐落于距离波恩市区南部60公里处的森林中, 北纬 50°31′ 30″、 东经 6°53′ 0.3″, 海拔319米. 观测频率大约在800 MHz 到 100 GHz之间. 2006 年它升级了副面, 采用主动光学技术,极大提高了性能.

下图是Effelsberg 100-m望远镜的拼接图. 正对视线的方形支柱是电梯. 整个支架大致分为3层, 基座(铁轨), 一层平台, 二层平台. 据称上次更换铁轨, 是使用重型机械把整个望远镜原地抬起, 更换了铁轨后再放下的. 望远镜重量为3200吨. 由于100m望远镜的最外面有2圈丝网(mesh)而不是面板, 所以在高频实际可用口径要小一些.

副(反射)镜上面装有三个接收机(图上中心圆圈三个黑点), 经孙晓辉提醒 , 其实照片中这个是primary focus plane, 7波束的HI 21cm多波束接收机就安装在这上面. 并非最高频率的接收机全部都装在这里, 有些也会装在secondary focus plane上. 具体的各个接收机排布和设计较为复杂, 请大家感兴趣的多查阅他们网站. 通常是最高频段单波束接收机 (因为horn– 喇叭口– 最小). 2个月牙型的是挡板–> 使用最高频段的时候挡板打开, 直接使用这三个接收机;当需要切换到主镜接收机的时候, 挡板合上则可以进行反射–直到主镜最中间的其他接收机. 从接收机的排布也可以看出, 在不同波段做的pointing和focus应该是不同的. 图中正下方可以看到梯子状的结构, 正是望远镜转到70度左右俯仰角和特定的一个水平角的时候, 可以同支架上的通道对接, 这时可以通过梯子到达副镜进行维护– 而IRAM 30m 和nobeyama 45m 则是使用升降梯直接进行维护.

Effelsberg 100m 工作控制台.
Effelsberg 100m 望远镜操作员操作平台界面. 他们用的是Mac mini.
Effelsberg 100m 望远镜用户操作平台界面. 远程控制模式下的界面也同这个一致. 又见Mac mini.
标示望远镜位置, 各种源升降位置, 地平线形状, 以及各种校准源位置的显示界面.
Effelsberg 100m 望远镜在道面上相对的位置显示. 这时候望远镜在最南方 -- > 图的最下方的白色小圆圈 --> 最低俯仰角 --> 我们在测Sgr B2!!
使用望远镜对 SgrB2 做指向检验. 由于测银心附近的源, 使用Sgr B2 做指向检验, 看看指向在这个区域是否正常, x和y方向都会出现远离高斯型的分布, 这样的结果反而是正常的.
注意右边的结构图: 当望远镜俯仰> 40度的时候的水平旋转方向同俯仰<40度时的旋转方向相反. 因此尽量避免一些特殊情况, 让望远镜连续做2个360度旋转 -- 观测的源和做指向pointing的源一个在40度之上, 一个在40度之下, 以及类似的其他情况.

以下是一个优酷上的小视频链接, 给大家一点点在”狭小的”控制室操作巨大的望远镜移动的感觉:

Effelsberg 100-m 控制室内的日出

在整个观测过程中有过2次比较有趣的经历:

1. 两个俄罗斯人在做超高频率分辨率的观测, 他们要求的频率绝对定标要好于每个通道的频率间隔. 他们已经连续观测了几年, 但是每次观测的结果都不一样. 每次结果相差总是大约1个通道间隔左右. 由于望远镜刚刚升级更换了主控系统和后台操作, 以及仪器器件每年都有大大小小的实验和升级, 这种问题很可能出现在软件上. 因此他们对望远镜的数据格式从最原始的RAW -> ASCII -> Gildas/CLASS 格式层层检查. 最终发现, 在上下边带输出的数据各有半个channel的漂移, 从而不同观测比较起来大概产生了一个通道的误差. 软件bug.

2. 由于望远镜刚刚更换了主控系统, 很多软件都还存在问题. 我们遇到了愚人节问题(其实是夏令时问题 🙂 ). 德国在2011年4月1日愚人节当天的临晨2点钟调整从冬令时到夏令时. 当准时到达2点正的时候, 频谱仪无法同步接收机读取数据. 整个系统警报大作. 最后等了很久, 操作助手打电话给各个主管仪器研发的人(临晨2点), 才解决这种操作系统的时间和控制系统的时间不同步的问题.

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13 Replies to “在Effelsberg 100米 望远镜观测的一周 (2)”

  1. Y.G.

    Chromium 12.0.742.91 Linux

    哇~~每回观测前都需要做次指向?Effelsberg最低俯仰能到多少度?同时用三个接收机是拼带宽用的么??视频真短,都没看见大锅~

    • ZhiyuZhang

      Chrome 13.0.782.24 MacIntosh

      不止是每次观测前都要做指向, 每次观测前要做聚焦和指向, 然后指向通常要每隔1小时就做一次. 如果对频率要求高,甚至半个小时就要做一次指向. 俯仰最低可以观测10度左右. 三个接收机在同一个焦平面, 是不同波段的, 并不是为了增加带宽. 这三个接收机不可以同时使用.

    • ZhiyuZhang

      Chrome 13.0.782.24 MacIntosh

      是的,所有的照片和视频都是我做的, 所以没有版权问题. 🙂 程序有bug是正常的, 总要容许别人犯错误. 不过如果有类似的情况, 大家编程也要注意.

  2. novae

    MSIE 8.0 Windows XP

    有些概念比较模糊,Effelsberg接收机的带宽是多少,带宽的中心频率是多少,是否是单边带接收,如何混频到单边带的?

    • ZhiyuZhang

      Chrome 13.0.782.24 MacIntosh

      不同频率使用不同的接收机, 带宽也不同. 同时作为谱线的覆盖, 还要考虑到频谱仪的带宽–之前使用的AOS有1GHz带宽. 据说他们在开发2GHz带宽的FTS, 但是现在用的FTS只有不到800MHz有效带宽. 目前, 他们有接近22个接收机. http://www.mpifr.de/div/effelsberg/receivers/receiver.html 具体技术信息在网页中提供的还是比较详细的. 这个很难挨个分别介绍. 我所知道至少 1.3 cm 接收机是边带分离的, 单边带接收机. 使用HEMT技术做接收机. 具体混频是怎么实现的不是很清楚, 不过下面链接有详细示意图: http://www.mpifr-bonn.mpg.de/div/electronic/content/receivers/1_3cm.html

      • novae

        MSIE 8.0 Windows XP

        显示器上显示的像地球一样的,是不是天球吧?那个红色蓝色的那条带是不是银河呀?现在的望远镜还需不需要导星?很多源的坐标都知道了,是不是通过坐标转换,让望远镜指过去就可以了?
        这么大的望远镜视场是不是不大,与小望远镜相比是不是要求高的多?

        • ZhiyuZhang

          Chrome 14.0.794.0 MacIntosh

          显示器球形就是是天球.红蓝色带是天空的射电背景分布. 射电望远镜大部分不使用导星, 而是使用在天空中到处分布的点源做指向(pointing)来矫正位置. 射电望远镜大部分都是单个波束, 所以视场和分辨率一样大, 对于多波束, 则更大一些. 和小望远镜来比较, 不知道你想比较的是什么方面. 如果是相同频率,自然要求要高很多. 但是大部分小望远镜现在都工作在很高的频率, 技术要求并不低.

          • novae

            MSIE 8.0 Windows XP

            本想问在定位难易上大小望远镜差别,贴上去才看到漏了几个字,没法改,就没改做来,
            接收机框图,标的挺清楚的,后端的电路框图有没有,也一块贴几张上来吧,
            射电背景看起来很不均匀,好像有个带状结构,是不是银河辐射呀,

            • ZhiyuZhang

              Chrome 14.0.794.0 MacIntosh

              后端? 你指的是spectrometer么? 这个具体我真的不清楚, 如果你需要这些信息, 也许仔细查查他们网站, 或发信问他们工作人员更好些? 如需要帮忙,我也可以帮忙. 射电背景大概就是这个样子, 银河系有很多弥散的辐射, 也有一些致密的发射, 总的形状还是沿着银道面分布. 这个图应该和http://astroleaks.lamost.org/?p=2063 的第一幅图中的射电波段巡天应该基本是一致的.

  3. novae

    MSIE 8.0 Windows XP

    effelsberg应该是EVN中最大的天线了,想了解一下,它在参加EVN连续谱观测时,从接收机到数据记录这一段的信号走向,就像前面提到的接收机框图最好了,

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