米尔斯十字
字数 825 2025-12-15 08:59:50

米尔斯十字
米尔斯十字是一种特殊的射电望远镜阵列构型,因其两条互相垂直的长天线阵在地面投影呈十字形而得名。它由澳大利亚天文学家伯纳德·米尔斯于20世纪50年代提出,旨在通过干涉原理提高射电观测的分辨率。

  1. 基本结构与原理
    米尔斯十字由两组直线天线阵列构成,通常沿东西和南北方向铺设,长度可达数百米至千米。每组阵列本身是一个“相控阵”,通过调整各天线信号的相位实现波束指向。当两组阵列独立工作时,它们分别对天空进行一维扫描,但通过干涉技术将两组信号结合,可模拟出一个大型二维孔径的效果,从而获得高分辨率的天空图像。

  2. 干涉与“十字”优势
    传统单口径射电望远镜的分辨率受限于孔径尺寸。米尔斯十字利用“十字形”布局,通过两组一维阵列的交叉点实现等效的二维合成孔径。其关键在于:东西阵列测量天空的赤经方向信息,南北阵列测量赤纬方向信息,两组数据的相关处理(通过傅里叶变换)可重建二维天图。这种设计以较少的天线单元实现了接近全平面阵列的分辨率,降低了建造成本。

  3. 历史贡献与经典案例
    最早的米尔斯十字建于澳大利亚悉尼附近(“十字”天线总长约1.5公里),在20世纪60-70年代成为射电巡天的重要工具。它发现了大量射电源,并帮助绘制了早期射电天空图谱。其改进型(如“莫隆洛十字”)曾用于研究射电源的精细结构、太阳射电爆发及银河系中性氢分布,为后续综合孔径望远镜的发展提供了技术基础。

  4. 技术局限与演进
    米尔斯十字的缺点在于其波束形状存在旁瓣(虚假信号),且对非十字方向的信号灵敏度较低。随着“综合孔径技术”成熟(例如后来的甚大阵列VLA),更灵活的全二维阵列逐渐成为主流。但米尔斯十字的思想仍影响了一些现代设备,如某些低频射电阵列采用十字或“T”形布局进行快速巡天。

  5. 现代遗产
    当前一些低频射电项目(如探测宇宙黑暗时代的实验)仍借鉴十字形阵列的简约设计。米尔斯十字体现了早期射电天文学家通过巧妙几何构型突破技术限制的智慧,是干涉测量发展史上的重要里程碑。

米尔斯十字 米尔斯十字是一种特殊的射电望远镜阵列构型,因其两条互相垂直的长天线阵在地面投影呈十字形而得名。它由澳大利亚天文学家伯纳德·米尔斯于20世纪50年代提出,旨在通过干涉原理提高射电观测的分辨率。 基本结构与原理 米尔斯十字由两组直线天线阵列构成,通常沿东西和南北方向铺设,长度可达数百米至千米。每组阵列本身是一个“相控阵”,通过调整各天线信号的相位实现波束指向。当两组阵列独立工作时,它们分别对天空进行一维扫描,但通过干涉技术将两组信号结合,可模拟出一个大型二维孔径的效果,从而获得高分辨率的天空图像。 干涉与“十字”优势 传统单口径射电望远镜的分辨率受限于孔径尺寸。米尔斯十字利用“十字形”布局,通过两组一维阵列的交叉点实现等效的二维合成孔径。其关键在于:东西阵列测量天空的赤经方向信息,南北阵列测量赤纬方向信息,两组数据的相关处理(通过傅里叶变换)可重建二维天图。这种设计以较少的天线单元实现了接近全平面阵列的分辨率,降低了建造成本。 历史贡献与经典案例 最早的米尔斯十字建于澳大利亚悉尼附近(“十字”天线总长约1.5公里),在20世纪60-70年代成为射电巡天的重要工具。它发现了大量射电源,并帮助绘制了早期射电天空图谱。其改进型(如“莫隆洛十字”)曾用于研究射电源的精细结构、太阳射电爆发及银河系中性氢分布,为后续综合孔径望远镜的发展提供了技术基础。 技术局限与演进 米尔斯十字的缺点在于其波束形状存在旁瓣(虚假信号),且对非十字方向的信号灵敏度较低。随着“综合孔径技术”成熟(例如后来的甚大阵列VLA),更灵活的全二维阵列逐渐成为主流。但米尔斯十字的思想仍影响了一些现代设备,如某些低频射电阵列采用十字或“T”形布局进行快速巡天。 现代遗产 当前一些低频射电项目(如探测宇宙黑暗时代的实验)仍借鉴十字形阵列的简约设计。米尔斯十字体现了早期射电天文学家通过巧妙几何构型突破技术限制的智慧,是干涉测量发展史上的重要里程碑。