新一代厘米-分米波射電日像儀(Chinese Spectral Radioheliograph,CSRH)是同時以高時間、空間和頻率分辨率對太陽進行射電頻譜成像的設備,將在厘米-分米波段首次如“CT成像”般對日冕進行層析觀測,探測日冕大氣,研究太陽活動的動力學性質,可望在探索太陽劇烈活動起源和發生、發展規律方面獲得原創性成果,并且對空間環境監測和太陽活動預報發揮重要作用。國際與國內同行均期待中國射電日像儀擴展太陽射電探測能力、打開新的觀測窗口。Science曾以《星星在中國出現》為題報道“中國正在建設一雙地球的新耳朵來聆聽我們最近的恒星”。
2009年,CSRH作為國家重大科研裝備研制項目(ZDYZ2009-3)正式立項,計劃于2013年底在位于內蒙古正鑲白旗的明安圖觀測站建成。CSRH分為兩個綜合孔徑陣列,低頻陣(0.4-2GHz)由40面4.5米天線組成,高頻陣(2-15GHz)由60面2米天線組成,排列在方圓10平方公里的三條旋臂上。
由于國外現有的射電日像儀只是在單頻或若干點頻上成像,而非太陽專用的射電成像設備則難以適應太陽射電爆發的快速變化特點,CSRH是世界上首個寬帶快速動態頻譜成像設備。項目組攻克了一系列關鍵技術,在國際上首次實現了高性能、超寬帶雙圓極化饋源和國際太陽觀測設備中規模最大的高速相關陣列。至2012年已完成整個低頻陣建設和高頻陣全部60面天線及其伺服控制單元的現場安裝。利用低頻陣進行了一系列衛星信號、太陽和天鵝射電源的試觀測實驗。近日,項目負責人顏毅華與各子系統負責人陳志軍、王威、耿立紅及其他成員再次前往觀測站進行試驗觀測,以衛星信號為校準源,在1.7GHz上成功獲得低頻陣的第一張太陽射電圖像。
下圖為2013年1月22日6:30 UT,由CSRH低頻陣觀測經過國際通用天文軟件應用包CASA系統處理后獲得寧靜太陽的30ms積分圖像,以及同日法國南茜天文臺和俄羅斯十字陣在不同頻率上的圖像。與相近波段的南茜圖像相比,基本結構相似,但CSRH圖像有新的亮源、細節更豐富,能揭示更多的物理過程,空間分辨率也更高;與SDO衛星極紫外圖像進行比對,可以確認這些結果是真實可靠的,初步顯現了CSRH強大的探測能力。
CSRH低頻陣的首次出光,進一步驗證了射電日像儀的功能與性能。可以期待其按時完工和適時運行,將在未來太陽物理前沿領域的探索中發揮重要作用。
2013年1月22日6:30 UT,由CSRH低頻陣觀測經CASA軟件處理獲得的30ms積分圖像(a),同日法國南茜天文臺(b)和俄羅斯十字陣(c)在不同頻率上的射電圖像,以及SDO衛星193埃波長的極紫外圖像(d)。這幾天太陽一直處于寧靜狀態,沒有爆發活動。注意CSRH低頻陣1.7GHz圖像中的亮源B在432MHz和5.7GHz圖像中均無顯著輻射,但是在極紫外圖像上明顯對應著亮冕環結構,射電輻射弱的區域對應著冕洞(CH)。