射电天文学和射电望远镜
　　射电天文学是利用射电望远镜接收到的宇宙天体发出的无线电信号，研究天体的物理、化学性质的一门学科。
1933年美国贝尔实验室的卡尔.央斯基（Karl Guthe Jansky）意外发现了来自银河中心稳定的电磁辐射，从此以光学波段为主要观测手段的天文学揭开了新的一页┈┈射电天文学诞生了。从央斯基的发现至今的60多年来，射电天文学揭示了许多奇妙的天文现象，并取得了令人瞩目的成就。近代天文学的四大发现┈┈类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射无一不奠基于射电天文学。在获物理诺贝尔奖的项目中，有7项涉及天文学，其中有5项直接或主要通过射电天文学手段取得的，这些反映了这一新兴学科的强大生命力。

无 线 电 窗 口
19世纪以前，人们一直认为，从天上来到人间的唯一信息是天体发出的可见光，从来没有人想起过，天体还会送来眼睛看不见的“光”。
　　1800年，英国天文学家赫歇耳在测量太阳光谱不同区域的温度时，发现光谱红端之外没有阳光地方的温度竟然比可见光之处的温度还高，他把这种热线称为“看不见的光线”，也就是我们现在所说的“红外线”。1801年，德国物理学家约翰•里特尔又发现了“紫外光”。这样，在十九世纪初，人们开始认识到在可见光之外还存在着人眼看不见的辐射。1870年，苏格兰物理学家麦克斯韦建立了一套完整的电磁学理论。根据他的理论，电磁场周期性的变化会产生“电磁辐射”┈┈电磁波，电磁波具有比已经观测到的紫外线更短、比红外线更长的任意波长。可见光是一种电磁波，它只占电磁波谱的很小一部分。
　　至20世纪初，人们已经在地面实验室中发现了从波长短于0．01毫微米的γ射线到波长大于50O毫米以上的无线电波整个电磁辐射的跨度。它从短波端的γ射线开始，经过X射线，紫外线，可见光，红外线，直到越来越长的无线电波。今天的天文学家拥有多种类型的天文望远镜，可以探测到天体在各个波段的电磁辐射信号，能更全面地认识和研究天体的性质，今天的天文学被称为全波段天文学。
　　1924年，人们在测量地球电离层的高度时，发现波长短于60米的无线电波穿过电离层飞向太空，一去而不复返。这就启发人们，天体发出的短于60米的无线电波，也将穿过电离层射到地球表面，也就是说，地球大气向人们敞开着一扇“无线电窗口”，它的波长范围从0.1厘米一直延伸到60米左右。

射 电 天 文 学 的 诞 生
　　射电天文学的奠基人央斯基，不是天文学家，而是一位从事无线电工作的美国工程师。央斯基生活的时代，正是无线电工程学迅猛发展的时代。1931年，他在美国新泽西州贝尔电话实验室研究和寻找干扰无线电波通讯的噪声源时，发现除去两种雷电造成的噪声外，还存在着第三种噪声，那是一种很低又很稳定的“哨声”，央斯基对这一噪声进行了一年多的精确测量和周密分析，终于确认这种“哨声”来自地球大气之外，是银河系中心人马座方向发射的一种无线电波辐射（也称为射电辐射）。
　　这个意外的发现，引起了天文学界的震动，同时令当时人们感到迷惑，谁也不认为一颗恒星或一种星际物质会发出如此强烈的无线电波。但是，美国的另一位无线电工程师雷伯却坚信央斯基的发现是真实的。他研制了一架直径为9．6米的金属抛物面天线，并把它对准了央斯基曾经收到宇宙射电波的天空。1939年4月，他再次发现了来自银河系中心人马座方向的射电波，所不同的是，央斯基接收的是波长为14.6米的无线电波，而他接收到的是1.9米的无线电波。这样，雷伯不仅证实了央斯基的发现，同时还进一步发现了人马座射电源发射出许多不同波长的射电波。以后，他又发现了其它新的射电源，并在1.9米的波长处做出了第一幅“射电天图”。1940年，雷伯发表了他的研究成果，这些成果受到了人们的重视，但是由于第二次世界大战，射电天文学的研究刚刚起步，就被迫中断。
　　第二次世界大战期间，英国人首先发明了雷达，并用它来预告德国飞机的入侵。1942年2月，在英国部队许多雷达站里，同时发现了突然的干扰，英国政府很紧张，以为是德国使用了反雷达的新式武器，于是马上成立技术小组进行调查，后来发现，竟是来自太阳的天然干扰。虽然虚惊一场，但是却第一次探测到来自太空的一个具体的可见天体发出的无线电波，从而太阳成了首先确定的射电源。
这又一次的重要发现，终于使天文学家认识到，宇宙天体就像发射可见光波一样发射无线电波。从此，人们获得了通过无线电波探索宇宙奥秘的新途径，射电天文学逐步发展起来。

射 电 望 远 镜
　　射电望远镜与光学望远镜不同，它既没有高高竖起的望远镜镜简，也没有物镜、目镜，它由天线和接收系统两大部分组成。巨大的天线是射电望远镜最显著的标志，它的种类很多，有抛物面天线、球面天线、半波偶极子天线、螺旋天线等。最常用的是抛物面天线。天线对射电望远镜来说，就好比是它的眼睛，它的作用相当于光学望远镜中的物镜，它要把微弱的宇宙无线电信号收集起来，然后通过一根特制的管子（波导）把收集到的信号传送到接收机中去放大。接收系统的工作原理和普通收音机差不多，但它具有极高的灵敏度和稳定性。接收系统将信号放大，从噪音中分离出有用的信号，并传给后端的计算机记录下来。记录的结果为许多弯曲的曲线，天文学家分析这些曲线，得到天体送来的各种宇宙信息。
　　灵敏度和分辨率是衡量射电望远镜性能的两个重要指标。灵敏度是指射电望远镜“最低可测”的能量值，这个值越低灵敏度越高。为提高灵敏度常用的办法有降低接收机本身的固有噪声、增大天线接收面积、延长观测积分时间等。分辨率是指区分两个彼此靠近射电源的能力，分辨率越高就能将越近的两个射电源分开。那么，怎样提高射电望远镜的分辨率呢？对单天线射电望远镜来说，天线的直径越大分辨率越高。但是天线的直径难于作得很大，目前单天线的最大直径小于300米，对于波长较长的射电波段分辨率仍然很低，因此就提出了使用两架射电望远镜构成的射电干涉仪。对射电干涉仪来说，两个天线的最大间距越大分辨率越高。另外，在天线的直径或者两天线的间距一定时，接收的无线电波长越短分辨率越高。拥有高灵敏度、高分辨率的射电望远镜，才能让我们在射电波段“看”到更远、更清晰的宇宙天体。
　　射电天文技术最初的起步和发展得益于二战后大批退役雷达的“军转民用”。射电望远镜和雷达的工作方式不同，雷达是先发射无线电波再接收物体反射的回波，射电望远镜只是被动地接收天体发射的无线电波。20世纪50、60年代，随着射电技术的发展和提高，人们研究成功了射电干涉仪、甚长基线干涉仪、综合孔径望远镜等新型的射电望远镜。射电干涉技术使人们能更有效地从噪音中提取有用的信号；甚长基线干涉仪通常是相距上千公里的几台射电望远镜作干涉仪方式的观测，极大地提高了分辨率，使射电波段的分辨率首次高于光学，今天射电的分辨率高于其它波段几千倍，能更清晰地揭示射电天体的内核；综合孔径技术的研制成功使射电望远镜具备了方便的成像能力，综合孔径射电望远镜相当于工作在射电波段的照相机。英国射电天文学家赖尔（M.Ryle）因研究成功综合孔径技术，为射电天文学的发展做出重要贡献，获得1974年诺贝尔物理学奖。

　　由于天文科学的需要和射电技术的成熟促使世界各国竟相建造大小不同、形态各异的射电望远镜。1955年，英国在曼彻斯特的焦德雷尔班克观测站建成直径76米的全可动抛物面射电望远镜 ，并在1957年跟踪苏联发射的第一颗人造地球卫星时发挥重要作用，从此闻名于世。60年代美国在中美洲的波多黎哥利用一个天然洼地建成305米直径的固定球面射电望远镜 ，至今仍以口径最大著称于世。1971年德国建成一架直径100米的全可动抛物面天线 ，它是目前世界上最大的一架全可动天线。80年代末美国的VLA(27×25米)大型综合孔径阵在新墨西哥州落成 。印度的GMRT（30X×45米）米波综合孔径阵即将建成 。1997年日本发射了第一台空间射电望远镜VSOP 。这一系列高性能射电望远镜的建成大大促进了射电天文学的研究。
　　1993年国际无线电科联（URSI）京都大会上，包括中国在内的10国射电天文学家联合发起了新一代射电“大望远镜（LT）”倡议 ，筹备建造接收面积为1平方公里的巨型射电望远镜。目前，提出几种方案，各国都在积极进行预研究。　

射 电 天 文 学 研 究
　　射电天文学利用接收到的天体射电信息，进行分析和研究天体的物理、化学性质。那么，哪些天体发射比较强的射电信号呢？主要有银河系外的星系，尤其是活动星系；还有银河系内的少数射电星、脉冲星和超新星遗迹；在太阳系中，太阳距离我们比较近显示比较强的射电辐射，行星中木星也有较强的射电辐射。
　　射电天文学的研究方法有：测定天体的射电辐射强度及其随时间的变化，对天体进行分类；进行扫频和谱线观测确定天体的能谱分布和化学成分；进行成像观测研究天体的形态和物质、能量在空间的分布等。在此基础上，再结合其它波段的观测结果，勾画所研究天体完整的物理图景和演化过程。射电天文学的另一项主要工作是对天空中的射电源进行普查，制作射电源星表，目前世界上已有10几个分布在几十兆赫至5千兆赫射电源星表，比较著名的有：英国剑桥的3C、美国的GB星表（5GHz）、澳大利亚的PMN星表（5GHz）、美国的NVSS星表（1.4GHz）、荷兰的WENSS星表（327MHz）、中国的MYC星表（232MHz）等。
　　射电天文学是一支新兴的天文学分支，它起步不久就取得了辉煌的成果。60年代的四大天文发现：类星体、脉冲星、星际有机分子和微波背景辐射都是用射电手段观测到的。今天射电天文学仍然在宇宙学、星系演化、恒星物理、探索地外理性生命（SETI）等研究中扮演着重要角色。

中 国 的 射 电 天 文 学
　　我国的射电天文学研究起步于新中国成立以后，早期只有一些观测太阳射电的小型设备，80年代后陆续建成四台投资过千万元的中型设备：密云综合孔径28x9米望远镜、青海德令哈13.7米毫米波望远镜、上海佘山25米射电望远镜和乌鲁木齐南山25米射电望远镜。这些设备虽然处于目前国际上的中、小水平，但它们在巡视与监测等课题方向都作出了国际水平的成果。例如，密云综合孔径望远镜产出了国际上最完备的低频星表（MYC 327MHz），青海13.7米毫米波射电望远镜发现了近百颗水脉泽源及大量的CO分子谱线，上海和乌鲁木齐的两台25m 射电望远镜正式加入EVN（欧洲VLBI网），成为国际一流设备的一部分。
 
　　中国射电天文学家积极参加了1993年提出的国际射电LT计划。自1994年起，以北京天文台为主联合国内20几家大学和研究所成立中国LT推进委员会，并提出中国的LT概念-----KARST计划，1997年又提出500米口径主动球反射面望远镜（FAST）的大科学工程建议，预研究工作正在进行。