我国科研团队成功构建了国际上首个月球轨道VLBI(甚长基线干涉测量)系统,并在月-地长基线上成功检测到天体射电辐射与航天器信号的干涉条纹。这是第一个由一个国家独立完成的空间VLBI系统,也是世界上第四个运行的空间VLBI项目,还是中国月球探测工程嫦娥七号的一个科学组成部分。
目前,系统所有在轨设备运行状态良好,性能指标全面满足设计要求,为超高分辨率射电天文学和精确航天器跟踪开辟了新的可能性。
有趣的是,该系统英文名“Lunar Orbital VLBI EXperiment”,缩写为“LOVEX”,因此它还有个浪漫的外号——“爱神”。
LOVEX充分利用嫦娥七号、鹊桥二号中继星平台及其相关设备,包括4.2米口径X波段天线、固存和S/Ka波段通信系统等,并在鹊桥二号搭载VLBI专用设备,建立了国际上首个月球轨道VLBI系统。
鹊桥二号中继星于2024年3月20日发射,并成功进入椭圆环月轨道,目前运行于近月点300公里、远月点16万公里的稳定轨道。VLBI设备经过单机测试,各项指标满足要求。
嫦娥七号预计2026年前后发射。
LOVEX与地面VLBI台站联合观测,构成的月地基线空间VLBI网,具有38万千米超长基线、超高空间分辨率,可开展深空探测器精密测定轨和具有重大科学意义的天文观测研究。
在所有空间VLBI系统中,它的观测带宽最宽(512MHz),数据速率最高(2Gbps),并第一次将高精度被动氢原子钟用于SVLBI,而且工作在X波段(深空通信频段),首次实现了空间-地球基线上对深空探测器的VLBI测量试验。
VLBI专用载荷设备包括X波段低温接收机及制冷机控制单元(如图a,c,d)、被动氢原子钟(b)、变频和数据采集后端(f)、VLBI馈源、波束波段及电缆组件等。
LOVEX首次VLBI实验观测天体为类星体AO 0235+164,是已知明亮的耀变体,具有强烈的射电辐射和极端亮温度,位于月球轨道平面附近,月地投影基线变化较大,是验证LOVEX探测极限的理想目标。
LOVEX联合上海天马、昆明、南山等地面望远镜,2024年10月18日首次在0.37倍地球直径的投影基线上探测到该源的干涉条纹。
2025年1月23日,在5.5倍地球直径基线上实现512MHz全带宽观测,数据质量显著提升。这些结果验证了LOVEX具有探测亚毫角秒尺度结构的能力。
LOVEX还成功应用于深空探测领域,对地月L2点的嫦娥六号轨道器进行了精密定轨,展示了该系统在前沿天文研究与我国深空探测能力的双重价值。