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常言道“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”，可以說(shuō)，地球上的一切能源都是直接或間接的來(lái)源于太陽(yáng)。人類的進(jìn)步離不開(kāi)太陽(yáng)，太陽(yáng)造福著人類，而太陽(yáng)的劇烈活動(dòng)也可能給人類帶來(lái)災(zāi)難，對(duì)航天器、導(dǎo)航、通信、長(zhǎng)距離電力輸送等都有嚴(yán)重的影響。

太陽(yáng)活動(dòng)最主要的表現(xiàn)為耀斑和日冕物質(zhì)拋射，本質(zhì)為太陽(yáng)磁場(chǎng)變化而引起的能量釋放、物質(zhì)團(tuán)迅速運(yùn)動(dòng)、高能粒子發(fā)射和相應(yīng)的輻射增強(qiáng)。為了能夠很好的理解太陽(yáng)輻射，為空間活動(dòng)提供預(yù)報(bào)預(yù)警，就需要對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行三維探測(cè)。

射電爆發(fā)是這些太陽(yáng)劇烈活動(dòng)的即時(shí)反應(yīng)，能夠無(wú)縫隙地提供太陽(yáng)擾動(dòng)在整個(gè)日地范圍內(nèi)信息。因此在無(wú)線電波段進(jìn)行射電觀測(cè)是研究太陽(yáng)活動(dòng)及其對(duì)日地空間環(huán)境影響的一個(gè)十分重要的手段。

太陽(yáng)及其噴射出的物質(zhì)，填充了整個(gè)太陽(yáng)系，涵蓋了從太陽(yáng)表面到地球附近，甚至整個(gè)太陽(yáng)系空間。上圖表明了在不同觀測(cè)頻率下觀測(cè)到太陽(yáng)的不同部分。在不同頻率下相當(dāng)于觀測(cè)到了太陽(yáng)不同的層次，類似于去剝一個(gè)“洋蔥”，頻率越低，觀測(cè)的層次約靠外，頻率越高，約接近太陽(yáng)表面，直到可見(jiàn)光波段，看到太陽(yáng)光球?qū)樱簿褪谴蠹胰庋劭梢?jiàn)的太陽(yáng)。為了能夠在三維上對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行解析，構(gòu)建數(shù)字化太陽(yáng)，就必須在射電波段進(jìn)行探測(cè)。

在從日心向外的方向上，可以利用不同的射電頻率觀測(cè)，綜合其不同的層次得到完成的太陽(yáng)數(shù)據(jù)。在日地連線的方向上，需要采用干涉成像的方法來(lái)得到兩維的射電圖像。一般的射電望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率可以近似表述為：1.22λ/D，其中λ為觀測(cè)波長(zhǎng)，D為望遠(yuǎn)鏡口徑。因?yàn)樯潆姴ǘ蔚牟ㄩL(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光學(xué)波段，單一的大口徑天線也無(wú)法得到較好的空間分辨。

因此，一般會(huì)采用綜合孔徑成像的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)信號(hào)到達(dá)各個(gè)天線的相位差來(lái)反求太陽(yáng)亮度分布，專門(mén)對(duì)太陽(yáng)觀測(cè)的射電干涉陣列也稱之為“射電日像儀”。關(guān)于太陽(yáng)射電探測(cè)技術(shù)的內(nèi)容可見(jiàn)《太陽(yáng)射電天文學(xué)的觀測(cè)技術(shù)》(陳林杰)，《太陽(yáng)射電成像的數(shù)字相關(guān)器》(劉飛)。

與其它的射電源不同，太陽(yáng)輻射具有一些獨(dú)特之處，使得射電日像儀系統(tǒng)有著獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求。

信號(hào)的快變性，信號(hào)的變化時(shí)標(biāo)最快可達(dá)毫秒級(jí)。要求成像觀測(cè)只能工作在快照模式，無(wú)法通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積分提高信噪比;還要求同時(shí)多頻率通道探測(cè)，實(shí)現(xiàn)類似于“CT”般的成像觀測(cè)。

展源特性，太陽(yáng)大概是個(gè)32角分的面源，根據(jù)單口徑天線視場(chǎng)公式，為了罩住全日面，天線口徑不能太大。例如日本野邊山日像儀的口徑僅為80cm。

信號(hào)的大動(dòng)態(tài)性。不同頻率下，太陽(yáng)的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍很大，例如在厘米分米波段，要求接收系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍大于30dB。

中科院國(guó)家天文臺(tái)在明安圖觀測(cè)基地建立的明安圖射電頻日像儀(MUSER)，就是可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)三維立體探測(cè)的一個(gè)射電成像望遠(yuǎn)鏡，具備快速多通道對(duì)太陽(yáng)的二維成像觀測(cè)能力。

由射電日像儀獲得太陽(yáng)觀測(cè)二維圖像后，對(duì)這些不同頻率的分層圖像進(jìn)行處理與三維(3D)重構(gòu)，對(duì)二維圖像中的特征點(diǎn)搜索，直觀展現(xiàn)太陽(yáng)不同高度層，給出有效的科學(xué)數(shù)據(jù)展現(xiàn)辦法，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)三維立體空間展示。

明安圖射電頻日像儀：三維立體探測(cè)太陽(yáng)！

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