甚长基线射电干涉测量法

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第484页（2284字）

是射电天文的一种观测方法。

用两个天线同时观测一个射电源目标，再将两天线收到的信号联系起来，进行无线电波干涉，测量收到信号间的相位差。这种干涉测量方法有两种型式：一种是常规型的，两天线间用电缆或微波传输来联结，干涉测量中两路信号的相位差可“实时”测定。

这种干涉当两天线间的基线很长时，由于本振和传播介质引起的随机相位起伏，干涉测量系统的相干性丧失，不能正常工作。为解决这一问题，就产生了另一种现在得到广泛实际应用的甚长基线射电干涉测量(VLBI)。

该方法是两天线分别使用独立的高稳定度的原子钟作本地振荡，将观测信号记录在各自的宽频率磁带上，并在事后用相关分析法得到干涉测量的条纹幅度和时间延迟等有关测量。这种方法的优点是去掉基线的实时联结，使两天线间的基线可以任意长，这也相当于望远镜口径加大，从而极大提高分辨率。

甚长基线射电干涉测量现在已在天体物理学、天体测量学、地球物理学和地球动力学等许多学科得到广泛的应用。

1967年，首先于加拿大阿贡金射电天文研究所在448MHz上，用口径分别为46m和10m的天线，完成了独立本振的磁带记录干涉实验，其基线长200m。

同时，美国国立射电天文台在610MHz上，以相距650m的口径分别为26m和42m天线，也得到了干涉条纹。

从此开始了甚长基线射电干涉测量及其应用的研究。

甚长基线射电干涉测量的发展，始终和技术方法相联系。目前甚长基线干涉测量所能进行常规性观测的波段有50cm、18cm、6cm、2．8cm和1．3cm，以及近年增加的90cm、3．5／13cm波段，还有特别组织的毫米波甚长基线射电干涉测量。

在分辨率上地面甚长基线射电干涉测量能分辨的区域是宽线发射区1pc，相当于10¹⁷～10¹⁸cm。灵敏度用MKⅡ记录系统约为0．7Jy(1Jy=10^－26W／M²·Hz)，用MKⅢ记录系统约为0．1Jy。动态范围，即射电源图像中最亮特征和离源(off-source)噪声的比值从20∶1到1000∶1。同时还发展了甚长基线射电干涉测量特有的成图法。这些进展得到了如H₂O脉泽自行、超光速运动图像和大陆漂移的测量等重要结果。

虽然甚长基线射电干涉测量取得了很大进展，但仍有不少有待解决的问题。

主要为灵敏度仍感不足，许多目标如脉冲星、恒星其流量都在10mJy量级，常常要用少数大天线加上MKIII记录终端才行，而一般天线只能观测强源；“转移函数”或(u，v)平面图覆盖还不够满意，加上动态范围不足，进一步限制了图像中弱特征的检测；在长基线上合适的校准源很少，因此校准很困难；计算处理很费时。所以现代的甚长基线射电干涉测量主要是改善观测能力，改善(u，v)图的覆盖条件，提高灵敏度和提高多台站同时处理的能力。

90年代的甚长基线射电干涉测量正向3个方面发展：(1)毫米波甚长基线射电干涉测量 目前地面上已做到最高分辨率用100GHz为50μas，其线分辨率为10¹⁶～10¹⁷cm，相当于黑洞模型的吸积盘尺度。毫米波成图技术是当今的一个研究热题。(2)地面甚长基线射电干涉测量网的建立这方面主要有美国的甚长基线阵，它是多用途的，可用于天体物理学、天体测量学和地学等学科。现有10个天线组成，记录系统比MKIIIA更先进，并备有同时处理20个台站的相关处理机，使效率大为提高。

欧洲甚长基线射电干涉测量网有8～13个天线，采用和美国甚长基线阵一样的记录终端，也计划做同时处理20个台站的相关处理机。这个网主要优点是天线大，因而灵敏度较高。

(3)空间甚长基线射电干涉测量卫星现在实施中的有两个：一个是射电天文空间甚长基线射电干涉测量计划(Radioastron)，这是1985年前苏联科学院支持的项目，这个卫星的轨道较扁，在厘米波段的分辨率比地面甚长基线射电干涉测量高10倍，其灵敏度当和地面一个70m天线组合时，用300s积分时间，在1．35cm波段约100mJy，在6和18cm波段约50mJy；另一个是甚长基线射电干涉测量空间天文台计划(VSOP)。这是由日本支持的研究项目，预计将发射一个带有8m左右口径的卫星，其最长基线30000km，分辨率达100μas，成图质量较高。

随着分辨率和灵敏度的提高，甚长基线射电干涉测量将对研究产生致密射电源的天体物理过程，致密射电源的精细结构及其变化，其精确度在毫角秒以下以至微角秒的遥远天体的位置及自行等给出答案。地面甚长基线射电干涉测量网的进展和空间甚长基线射电干涉测量计划的开始，将会引出更多重要的研究领域。

。【参考文献】：

1 Christansen W N ,Hogbom J A. Radio Telescope. Cambridge Univ Press,London, 1969

2 Thompson A R,Moran J M,Swenson Jr G W. Interferome-try and Synthesis in Radio Astronomy. A Wiley - Interscience Publication,1986

(上海天文台须同祺研究员撰；万同山审)