楼宇庆教授访问新疆天文台并进行木星国际联测

2017年3月25日-27日的深夜到早晨，世界上多个射电天文望远镜进行了对木星的国际联测。日本鹿岛宇宙通信中心、印度国家射电天体物理中心和中国科学院新疆天文台南山观测站的相关科研工作人员都对木星的运行轨迹实时跟踪监测。自2016年7月初以来，木星空间探测器JUNO（Jupiter Near-polar Orbiter）也一直环绕木星进行不间断的飞行观测。楼宇庆教授3月25-27日访问了新疆天文台南山观测站并进行了木星国际联测。

新疆天文台南山基地的26米射电望远镜2017年2-3月份刚刚更新升级完毕（此前口径为25米），长期承担着重要的国际合作及国内重大课题的天文观测研究任务，是欧洲甚长基线干涉网（EVN），国际动力测地网（IVS），俄罗斯低频VLBI网（LFVN），东亚VLBI网四个国际合作组织的正式成员。该望远镜参加了11项国际合作计划，承担着国家攀登计划、大科学工程、探月工程、火星探测、国家自然科学基金课题、中国科学院基础研究重点项目以及多个单天线国际合作天文观测研究任务和项目。

为做好本次木星国际联合观测前的相关准备工作，新疆天文台的合作人员很早就来到南山观测室。楼宇庆教授一行到达时，所选标准源的流量曲线已经出现在计算机电脑显示屏上。不久，木星内辐射带6厘米波段流量曲线随其运行轨迹便实时出现了。这是26米射电望远镜更新升级后首次用其6厘米接收机观察木星的内辐射带（同步辐射），通常平稳，时而似受干扰影响出现异样。经过彻夜观测，关于木星运行和其内辐射带6厘米波段流量变化的数据都被完整地记录下来，有待进一步研究分析。

基于前期的空间观测（特别是Ulysses宇宙飞船和Chandra X射线空间卫星的意外重要发现）和理论分析工作（Lou 1996,2001;Lou & Zheng 2003; Lou,Song,Liu,Yang 2012），楼宇庆教授二十多年来一直关注着木星极区的准周期性活动的物理特征和其内辐射带的流量变化，成功预言了木星双极区都应有准周期性爆发活动的特征和木星北极区准周期低频射电暴辐射的左旋偏振（南极区的是右旋偏振）。有待进一步观测证实的相关理论预言还包括：木星北极区同样会发生准周期相对论电子暴和与其紧随相伴的准周期低频射电暴（左旋偏振）；木星北极区准周期爆发活动同样与高速太阳风抵达木星磁层相关联；木星南极光区和北极光区中的X射线热点可由此引发准周期变化；木星南极光和北极光的特征光谱线很可能有与此相关联的准周期变化；木星南极区和北极区逸出的准周期相对论电子暴物理上源自木星的内辐射带；木星的内辐射带可以受激产生准周期磁惯性震荡（包括基频和高次谐波）等等。楼宇庆教授于2006年10月首先使用乌鲁木齐南山射电望远镜监测木星内辐射带的短时标准周期性变化(Lou et al. 2012)。这次期待JUNO空间卫星在轨运行期间及时捕捉到木星南北极区的准周期性活动，并再次确认其与抵达木星的太阳风速变化的紧密相关性。

楼宇庆教授说：“最令我们兴奋的是随着26米射电望远镜的隆隆转动来直接寻找目测天空中的木星了，并通过此亲身体验方式使得非专业人士茅塞顿开。这是极为关键有效、使人印象深刻的科普。南山观测站海拔2000多米，夜色中白雪覆盖，方圆几公里内漆黑一片，伸手不见五指，抬头只能望见一轮明月和满天繁星。浩瀚的星空中，到底哪一颗是木星呢？随着望远镜的转动和木星轨迹的观察推测，我们能相当准确地判断望远镜观测木星和作为射电流量参考的标准源的位置。顺着望远镜的指向望去，参加联测木星的人员基本断定，我们用肉眼看到的那颗稍大且明亮的星体就是木星！这和我们工作人员先前凭感觉的猜测完全吻合一致！”

本次联测在“木星冲日”前后举行，利用了“木星冲日”时木星距离地球最近、也最明亮的最佳观测和拍摄时机。“木星冲日”是指木星、地球在各自轨道上运行时与太阳重逢在一条直线上，周期为399天左右。

相关背景介绍：

在鹿岛（Kashima，35°54′N，140°42′E）宇宙通信中心建成的34米抛物面射电天线，位于西北太平洋日本本州东部茨城县，在国际上亦属大型天线，此次前后几天在L和X波段同时监测木星。口径的增大，使接收灵敏度提高。尤为重要的是，该天线系统的接收机依靠外围冷却可实现低噪声化，更进一步提高了接收机的灵敏度。

位于印度西部浦那(Pune)的巨型米波段射电望远镜GMRT （Giant Metrewave Radio Telescope）是印度的骄傲。这座由30架口径45米的巨大抛物面天线组成的射电天文望远镜群是印度之冠，座落在浦那市北80公里的一片面积为250英亩的美丽宁静的山坡草坪上。在150-1400兆赫的频率范围内，浦那GMRT堪称世界上非常强大的射电天文望远镜阵列。

美国航空航天局（NASA）的JUNO木星探测器于2011年发射升空，2016年7月5日抵达木星。在升空后，JUNO卫星先后分别在2011年8月30日和2012年9月3日两次启动主引擎修正轨道。JUNO承担着重要的科学观测任务，为实现其科学目标，飞船采取木星极轨道，飞行高度可以很低，以便获取精确的木星引力场测量数据。该轨道设计可以避免进入危险性最高的辐射区，从而最大限度保障飞船和实验仪器的安全。木星的辐射带分布类似地球的范艾伦辐射带，而其强度要强很多。JUNO在环绕木星过程中，最近距离木星云层顶部不到5000公里。古代罗马神话中万神之王Jupiter的妻子名为JUNO，女神JUNO具有穿云破雾，洞察真相的本领，被用于本次探测任务的命名。希望JUNO飞船能够看穿木星厚厚的大气云层，洞察其内部。

对木星的观测将是一项长期的任务。JUNO环绕木星旋转33圈，每圈需要53天，故JUNO完成对木星的探测任务需要5年时间。在此期间，国际木星联测将尽力配合JUNO的空间观测，足以证明探测木星的重要性。中国也正在着手做空间探测木星的准备工作。