在地球上，巨眼有一双不雅天“巨眼”——中国甚长基线干预料量（VLBI）网（CVN）。中国这是甚长一个重大的综合孔径射电望远镜，“增强版”实现后，基线最长基线将逾越月球直径3470公里，干预抵达3800公里。料量它能分成两个子网，网不往事网至关于两台VLBI射电望远镜，雅天宇宙可同时审核两个差距倾向的向导自力天区。因此，迷信这双“巨眼”能同时审核宇宙中的巨眼两个射电源或者深空探测器。一方面，中国它能用于对于月球与行星探测器的甚长高精度丈量与轨道判断，就像业余的基线向导，为探究宇宙的干预月球与行星探测器指引精确的倾向。另一方面，它还可能用于射电地舆钻研，彷佛专一的审核者，追寻宇宙中潜在的怪异。

1.VLBI为甚么这么牛？

将扩散在差距中间的射电望远镜“连”起来，组成一台分说率超高的综合孔径射电望远镜。

2019年4月，“使命视界望远镜”名目宣告了人类拍摄的首张黑洞照片：M87星系中间的超大品质黑洞。2022年5月，地舆学家冷清舍身，宣告了河汉系中间的黑洞图像。这些图像的取患上，都有个科研利器的辅助——VLBI射电望远镜。

VLBI（Very Long Baseline Interferometry），即甚长基线干预料量技术，是接管氢原子钟,提供精确的光阴基准，经由重大的数据处置，将扩散在差距中间的望远镜接管到的信号综合起来，组成一台分说率超高的综合孔径射电望远镜。

角分说率是望远镜的一个紧张技术目的，分说率越高，望远镜看患上越清晰。对于老例望远镜，角分说率与审核波长成正比，与口径成正比。对于VLBI望远镜，在波长确定的情景下，角分说率与基线长度（可能清晰为望远镜之间的距离）成正比，即基线越长，VLBI望远镜的分说率越高。地基VLBI阵列的望远镜扩散在全天下，其基线可能长达上万公里。因此，尽管射电波段波长比可见光长良多，可是由于VLBI的基线很长，其角分说率依然可能很高。实际上，VLBI是角分说率最高的地舆审核技术。

20世纪60年月中前期，射电地舆学家意见到，多少百米至多少公里基线长度的连线射电干涉仪无奈分说毫角秒量级以及愈加详尽的射电源妄想。为了进一步后退射电地舆审核的本领，射电地舆学家运用当时高晃动原子频标技术以及高速磁记实技术，在传统的连线干涉仪根基上，睁开了“自力本振”以及“磁介质记实”为特色的VLBI技术。1967年，美国Broten等人初次乐成取患了VLBI干涉条纹，自此独创了射电地舆学的新规模。当初VLBI普遍接管磁盘记实或者高速收集直接传输宽带审核数据。

20世纪80年月以来，欧洲的VLBI网（EVN）、美国的VLBI阵（VLBA）、国内天体丈量/测地VLBI网（IVS）、俄罗斯QUASAR网、日本VERA网、澳大利亚、新西兰以及韩国等VLBI网相继投入运用。2007年，我国在探月工程的反对于下建树了中国VLBI网（CVN）。日本以及俄罗斯还实施了空间VLBI名目。当初VLBI的睁开倾向有：毫米波VLBI、实时VLBI、超宽带VLBI以及空间VLBI等。

患上益于其极高的角分说率，VLBI技术经罕用来给宇宙中的射电源拍摄高分说率的射电波段照片，地舆学家称之为“成图”。收尾提到的黑洞照片，拍摄时就运用了搜罗南极洲望远镜（SPT）在内的扩散在全天下的8台毫米波VLBI射电望远镜，其基线长度抵达1.2万公里，挨近地球直径，是人类在地球上能取患上的最长基线。如斯长的基线提供了20微角秒的分说能耐，让地舆学家乐成捉拿到黑洞的身影：一个璀璨的环，黑洞就在中间的黝黑中。这个环是如斯之小，直径惟独42微角秒，至关于从地球上审核月亮上一个橘子巨细的物体。需要剖析的是，黑洞自己是不发光的，照片中咱们看到的发光的圆环是吸积盘——物资在被黑洞吞噬以前绕着黑洞高速旋转，组成吸积盘。盘中物资被电离，在减速历程中收回射电辐射，被VLBI望远镜捉拿到。

VLBI另一个紧张运用是天体丈量。地球自转一周的光阴是23小时56分4秒。可是，良多因素会导致地球自转光阴爆发变更。好比，月球以及太阳对于陆地的潮汐力熏染会使地球转速飞快飞腾，风会引起季节性的自转速率变更等等。对于同样艰深生涯，这多少毫秒的变更简直毫无影响，可是对于卫星导航、通讯零星、迷信钻研等规模，精确的光阴就颇为紧张了。VLBI可能经由审核一系列射电源，把地球天天自转速率的重大变更精确丈量进去。

由于板块行动，咱们脚下的陆地在地球上的位置并非永世巩固的。只是这种挪移速率颇为慢，每一年惟独多少厘米，根基感应不到。VLBI经由监测退出审核的射电望远镜自己的站坐标位置变更，可能把板块的行动精确测进去。

地舆学钻研必需知道目的天体的精确位置，这就要建树一套坐标系。当初运用的坐标系叫做第三代国内天球参考架（ICRF3），精度抵达0.1毫角秒，由300多个遥远的河外射电源配合界说。而这些射电源的高精度位置正是经由全天下VLBI望远镜的临时审核判断的。

2.中国VLBI网有甚么用？

在探月工程历次使命以及初次火星探测使掷中，发挥了不可替换的紧张熏染。

除了审核宇宙中的做作天体，VLBI技术还可用于给种种月球以及深空探测器等做作天体测定轨、定位。经由干涉的措施，VLBI能精确丈量目的射电源抵达差距望远镜的时延τ。τ乘以光速即为目的到望远镜或者审核站的距离差。而射电望远镜的坐标已经知，经由合计可能取患上探测器在乾坤面的方位，综合无线电测距技术，即可取患上探测器在宇宙中的轨道或者三维位置。VLBI技术在国内上也是深空探测使命不可或者缺的紧张技术本领，在探测器的关键飞翔段的测定轨使掷中发挥着关键熏染。

中国VLBI网的睁开与我国月球与深空探测工程详尽相连，发挥了关键熏染。

VLBI技术是在叶叔华院士的建议下引入我国的。1987年上海佘山25米射电望远镜建成，成为中国第一个正式的VLBI站。1994年乌鲁木齐VLBI站建成，至其中国VLBI网有了第一条基线。

2004年1月，我国正式启动了探月工程。嫦娥一号立项时，我国针对于地球轨道卫星的测控主要基于无线电测距测速技术，可实现的最远测控距离约为8万公里。而嫦娥一号卫星进入绕月轨道后，最远距离达40万公里。

为处置我国是先存在的月球距离测控瓶颈，探月工程抉择将VLBI技术散漫已经有的测距测速，配合实现对于月球距离探测器的高精度测定轨。在探月工程的反对于下，2006年地面运用零星建成为了北京50米以及昆明40米口径望远镜。中国迷信院上海地舆台牵头，机关中国迷信院的多少个地舆台的优权柄量，建树了由“四站一中间”组成的中国VLBI网，构建了测控零星VLBI测轨分零星，最长基线抵达3200公里。当时的“四站一中间”搜罗上海佘山站、新疆南山站、云南昆明站以及北京密云站以及位于上海地舆台的VLBI数据处置中间。2012年，上海天马65米射电望远镜开工并成为CVN的新成员，同时在上海松江区建树了新的月球与深空探测VLBI中间。

这是我国深空探测测控零星的紧张组成部份，当初已经美满实现为了探月工程“绕、落、回”三个阶段以及我国初次火星探测使命的VLBI测定轨使命。

VLBI特有的短弧高精度测角能耐在嫦娥一号使掷中发挥了不可或者缺的紧张熏染，与测距测速技术配合实现为了对于探测器在地月转移段、月球捉拿段的快捷定轨以及绕月段的高精度定轨等，为确保我国初次绕月探测做出了突出贡献。自嫦娥一号之后，我国月球与行星探测工程历次深空探测使命均接管了“测距测速+VLBI测角”的新型测定轨体制，影响深远。

中国VLBI网基于自主技术，初次在国内上将实时VLBI技术用于月球与深空探测器的高精度测定轨、定位，初次建树了实时动态双目的同波束VLBI测定轨零星，具备S/X双频审核能耐。除了嫦娥一号外，VLBI还反对于了我国嫦娥二号环月飞翔、飞越日地L2点与图塔提斯小行星探测、嫦娥三号我国初次在月面软着陆、嫦娥四号国内初次实现月球反面着陆，嫦娥五号月面着落、人类初次月球轨道无人交会对于靠短途扶引及采样返回，以及天问一号我国初次火星绕落巡探测。

其中，嫦娥三号落月后，中国VLBI网将VLBI同波束相位参考绩图技术以及相位时延丈量技术，初次运用于嫦娥三号月面巡视器以及着陆器的相对于位置丈量，极大地消除了丈量倾向，两器相对于定位精度抵达1米。

经由十余年的睁开，我国VLBI技术能耐不断增强，总体能耐已经抵达国内先历水平，组成为了赫然的中国特色。与此同时，佘山、乌鲁木齐、天马、昆明站还退出了EVN、IVS等国内VLBI审核网，担当了紧张的面向地舆钻研的VLBI或者单天线审核使命。

3.“增强版”中国VLBI网“强”在哪儿？

双子网可分说追踪两个目的，未来还将向空间睁开，构建乾坤一体化的大型射电地舆审核配置装备部署。

我国深空探测的不断睁开以及后退，对于VLBI网也提出了更高要求。好比，审核目的从以前数年一个，睁开到一年多少个，致使一次深空探测使掷中需要同时丈量在差距天区的两个目的。VLBI技术用于测定轨时，艰深至少需要运用三个站同时组网审核。因此，现有的中国VLBI网“四站一中间”在统一光阴段内只能丈量一个目的，概况以同波束方式丈量两个临近的探测器。更况且，当有差距深空探测使命同时妨碍时，也存在对于所属差距使命的两个探测器同时丈量的需要。因此VLBI网急切需要变强。

在探月工程、上海市、中国迷信院以及西藏自治区以及吉林省等多方鼎力反对于下，上海地舆台当初正在西藏日喀则以及吉林长白山同时建树两台40米口径的射电望远镜，估量2025年建成。两站建成后，中国VLBI网所属上海天马、上海佘山、吉林长白山、西藏日喀则、新疆南山以及云南昆明站以及上海VLBI中间的“六站一中间”将组成“3+3”两个VLBI子网，可能同时丈量差距天区的两个探测器，综合丈量能耐提升一倍。

从地舆审核的角度看，日喀则站以及长白山站站址条件优异，无线电干扰小，特意适宜望远镜睁开在高频段的审核，将为提升我国射电地舆迷信钻研能耐，增长在超大品质黑洞、致密天体快捷时变及引力波电磁对于应体、河汉系能源学钻研、高精度乾坤一体化参考架等一系列地舆学前沿规模的钻研中取患上更多立异下场。作为未来要加之天舆以及深空探测两方面使命的多用途通用射电望远镜，两站将配置装备部署7套高锐敏度致冷接管机，实现700MHz至50GHz频谱拆穿困绕，并具备降级到更高审核频率的后劲。

在地舆位置方面，日喀则以及长白山站一个座落于青藏高原，一个屹立在林海雪原，分说是中国邦畿的西南以及西南。它们的退出，不光缩短了基线长度，而且改善了中国VLBI网的审核拆穿困绕。中国VLBI网最长基线将缩短至3800公里，逾越了月球的直径，可能更好地效率我国未来深空探测与地舆审核需要。

除了地面零星，我国也正自动增长空间VLBI零星。我国将在嫦娥七号鹊桥二号中继卫星上，睁开国内首个地月空间VLBI试验，验证部份空间VLBI关键技术。它也将中国VLBI网的审核基线缩短至30万公里。在这个试验中，中国VLBI网的两个子网，一个将配合睁开地月轨道空间VLBI审核试验，另一个将用于精确丈量中继卫星的轨道，辅助判断空间VLBI望远镜的站坐标。

与此同时，咱们还正在增长“空间低频射电地舆台”名目，妄想发射两台口径达30米的射电望远镜进入太空。该地舆台不光可能作为自力的空间单天线运行，亦可构建自力的空间VLBI零星，或者与地面的FAST、SKA等大型射电望远镜协同使命，配合修筑超高锐敏度以及高分说率的低频空—地VLBI收集，预期将在黑洞、系内行星等前沿迷信规模取患上首要冲破。这将初次实现空—空VLBI迷信审核，在低频段逾越现有地面VLBI收集的分说能耐，填补高分说率低频射电审核的空缺规模，自动于解开无关“一黑两暗三源头”的严正天体物理难题。

待日喀则以及长白山两台新建的望远镜退出后，中国VLBI网可能在保障丈量精度的条件下，分成两个子网，同时候说追踪两个目的，就像地球上的一双璀璨的眼睛，凝望着高深的宇宙。未来，国内FAST、新疆QTT等更多地基百米口径望远镜将退出VLBI审核，中国VLBI网也将向空间睁开，组成一个乾坤一体化的大型射电地舆审核配置装备部署。咱们期待，中国VLBI网未来能带来更多使人惊喜的发现，开启人类对于宇宙探究的新篇章。

（作者：郑为夷易近、刘磊，分说系中国迷信院上海地舆台射电地舆迷信与技术钻研室主任、正低级工程师，低级工程师）