【摘要】：分析了天測與測地甚長基線干涉測量(very long baseline interferometry,VLBI)觀測頻率設(shè)置的必要性,重點(diǎn)分析了Ka波段觀測的利弊。相比于X波段,Ka波段觀測的優(yōu)點(diǎn)包括河外源更致密、核移效應(yīng)更小,更有利于提高射電天球參考架的實(shí)現(xiàn)精度以及與天體物理學(xué)全球天體測量干涉儀(global astrometric interferometer for astrophysics,Gaia)計劃準(zhǔn)慣性光學(xué)參考架的連接精度。在深空探測方面的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為遙測數(shù)據(jù)率高,VLBI跟蹤測量精度高,更有利于減小大氣電離層和太陽等離子體對測量時延的不利影響。缺點(diǎn)包括河外源相對較弱,天線反射面精度和指向精度要求較高,大氣吸收和輻射效應(yīng)的影響更大等,但是這些因素所造成的系統(tǒng)靈敏度的降低有望通過高數(shù)據(jù)率采樣而得到補(bǔ)償。結(jié)合我國VLBI技術(shù)現(xiàn)狀提出了發(fā)展建議。
【圖文】：

用組合帶通濾波器、超導(dǎo)濾波器等），造成測量時延誤差顯著增大，進(jìn)而降低了Ｘ波段電離層附加時延的改正精度，并最終降低了ＩＣＲＦ、ＥＯＰ、ＩＴＲＦ等產(chǎn)品的精度。為此亟待改進(jìn)天測與測地ＶＬＢＩ觀測頻率的設(shè)置。２國際天測與測地ＶＬＢＩ觀測頻率設(shè)置的發(fā)展地球大氣中的各類粒子對來自外太空電磁輻射存在吸收和反射等效應(yīng)，只有某些特定頻率范圍（波段）內(nèi)的輻射才能全部或部分到達(dá)地面，稱這些特定頻率范圍為大氣窗口［８］。按所屬頻率范圍的不同分為光學(xué)、紅外和射電窗口等。圖１為大氣窗口隨全頻段電磁輻射波長的分布（ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／ｒａｄｉｏｗｉｎｄｏｗ）�？v軸大氣遮光度為１００％時表示輻射被完全阻斷，為０時表示可全部到達(dá)地面。射電窗口波長范圍約１ｃｍ～１１ｍ，對應(yīng)頻率范圍約３０ＧＨｚ～３０ＭＨｚ。圖１大氣窗口隨電磁輻射波長的分布Ｆｉｇ．１ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＷｉｎｄｏｗＶｅｒｓｕｓｔｈｅＷａｖｅＬｅｎｇｔｈｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎ為逐步擺脫Ｓ波段越來越嚴(yán)重的ＲＦＩ不利影響，國際上提出了下一代天測與測地ＶＬＢＩ觀測頻率設(shè)置的兩種模式。一種模式為國際天測與測地ＶＬＢＩ服務(wù)（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＶＬＢＩＳｅｒｖｉｃｅｆｏｒＡｓｔｒｏｍｅｔｒｙａｎｄＧｅｏｄｅｓｙ，ＩＶＳ）提出的２ＧＨｚ～１８ＧＨｚ寬頻模式，即ＶＬＢＩ２０１０技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［９，１０］，，強(qiáng)調(diào)４ｐｓ（皮秒，１×１０－１２ｓ）相時延測量；另一種模式為Ｓ／Ｘ／

遙測數(shù)據(jù)傳輸率和較高的ＶＬＢＩ跟蹤測量時延精度［１２－１３］；有利于提高ＣＲＦ的實(shí)現(xiàn)精度和穩(wěn)定性。４）自Ｊａｎｓｋｙ發(fā)現(xiàn)了銀河系射電輻射至今，射電天文觀測已積累了大量的觀測數(shù)據(jù)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。遙遠(yuǎn)的河外射電源存在０．１ｍａｓ量級的核移現(xiàn)象［１４］，即隨著射電觀測頻率的提高，輻射中心越來越接近于核心區(qū)域（中央黑洞），表現(xiàn)為輻射中心（核）隨觀測頻率的位置變化。目前ＶＬＢＩ技術(shù)對河外射電源的定位精度已經(jīng)達(dá)到０．０１ｍａｓ，因而核移效應(yīng)是顯著的。圖２為河外射電源０４５８－０２０在Ｓ、Ｘ、Ｋ、Ｑ波段不同觀測頻率下的結(jié)構(gòu)變化［１５］，自左至右各圖形窗口的寬度依次約為６０、１６、６和３ｍａｓ，源結(jié)構(gòu)最大角徑約３０、１２、２和１．３ｍａｓ�？梢婋S著觀測頻率的提高，源的結(jié)構(gòu)越來越簡單和致密。結(jié)合圖１，Ｑ波段接近氧分子６０ＧＨｚ吸收線，Ｋ波段接近２２ＧＨｚ的水線，這將嚴(yán)重限制地面所能觀測到的強(qiáng)輻射源的數(shù)量。Ｋａ波段介于Ｋ、Ｑ之間，源結(jié)構(gòu)相對簡單和致密，由圖１可見所受大氣吸收與反射影響較校綜合考慮核移現(xiàn)象、源結(jié)構(gòu)變化與致密性以及大氣的影響，將天測與測地ＶＬＢＩ觀測頻率從Ｘ波段擴(kuò)展至Ｋａ波段，顯然有利于提高ＣＲＦ等產(chǎn)品的精度。圖２河外射電源０４５８－０２０不同觀測頻率下的結(jié)構(gòu)比較Ｆｉｇ．２ＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＣｏｍｐａｃｔｎｅｓｓＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＥｘｔｒａｇａｌａｃｔｉｃＲａｄｉｏＳｏｕｒｃｅ０４５８－０２０ａｔＶａｒｉｏｕｓＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ（５）

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