500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡——世界*大天文射電望遠(yuǎn)鏡

500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡

——世界*大天文射電望遠(yuǎn)鏡

工程投資額：6.27億
工程期限：2007年——2014年
500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡——世界*大天文射電望遠(yuǎn)鏡
上圖為目前全球*大的射電望遠(yuǎn)鏡——位于美國(guó)波多黎各自由邦的阿雷西博（Arecibo）射電望遠(yuǎn)鏡，天線口徑為305米，天頂掃描角20°。Arecibo天文臺(tái)和它巨大的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)始建于1963年，由美國(guó)國(guó)防部投資建設(shè)，它是目前世界上靈敏度*高的宇宙監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)，能夠接受和分辨出來(lái)自數(shù)百萬(wàn)光年以外的宇宙電磁信息。Arecibo望遠(yuǎn)鏡自建成以來(lái)可謂出盡風(fēng)頭，1974年該望遠(yuǎn)鏡在宇宙深處發(fā)現(xiàn)了一個(gè)雙生中子星系統(tǒng)，兩名科學(xué)家利用這一發(fā)現(xiàn)成功驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦**的重力波理論，并借此研究成果獲得了1993年的諾貝爾獎(jiǎng)。當(dāng)Arecibo望遠(yuǎn)鏡巨大的天線系統(tǒng)作為外景出現(xiàn)在影片《接觸未來(lái)》和007系列影片《黃金眼》后，它壯美的景觀至今還讓全世界的觀眾記憶猶新。不過(guò)與影片中所做的描述不同，Arecibo望遠(yuǎn)鏡真正用于外星生命研究項(xiàng)目所占用的探測(cè)時(shí)間其實(shí)還不到整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)間的1%。

五年后，在貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)一片名叫大窩凼的喀斯特洼地中，將架起能夠探尋和接受可能存在“地外文明”信息的目前世界上*大單口徑射電天文望遠(yuǎn)鏡—500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。

500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five hundred meters Aperture Spherical Telescope，簡(jiǎn)稱(chēng)FAST）是**科教領(lǐng)導(dǎo)小組審議確定的**九大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，此項(xiàng)目將采用中國(guó)科學(xué)家**設(shè)計(jì)，利用貴州獨(dú)特喀斯特地形條件和極端安靜的電波環(huán)境，建造一個(gè)500米口徑球面射電天文望遠(yuǎn)鏡。500米口徑的反射面由約1800個(gè)15米的六邊形球面單元拼合而成。此方案改正了球差，簡(jiǎn)化了饋源，克服了球反射面線焦造成的窄帶效應(yīng)。利用貴州南部獨(dú)特的天然喀斯特洼坑可大大降低望遠(yuǎn)鏡工程造價(jià)。

FAST項(xiàng)目具有3項(xiàng)自主**：利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址；洼坑內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成500米球冠狀主動(dòng)反射面；采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度定位。全新的設(shè)計(jì)思路，加之得天獨(dú)厚的臺(tái)址優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)AST突破了望遠(yuǎn)鏡的百米工程極限，開(kāi)創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式。

500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡

臺(tái)址的選定十分關(guān)鍵，要考察的因素很多，如氣候、氣象、土地利用、無(wú)線電環(huán)境、地質(zhì)、人口、經(jīng)濟(jì)、勞動(dòng)力、電力、交通、通信、網(wǎng)絡(luò)、土地等，因?yàn)槠渲腥魏我豁?xiàng)對(duì)今后的運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生影響。貴州省平塘縣這一喀斯特地區(qū)發(fā)育的洼坑，就像一個(gè)天然的巨碗，剛好盛起望遠(yuǎn)鏡約20萬(wàn)平方米的巨型反射面。建成后的望遠(yuǎn)鏡將會(huì)填滿(mǎn)整個(gè)山谷。大窩凼不僅具有一個(gè)天然的洼地可以架設(shè)望遠(yuǎn)鏡，而且喀斯特地質(zhì)條件可以保障雨水向地下滲透，而不在表面淤積，腐蝕和損壞望遠(yuǎn)鏡。此外，還有極端寧?kù)o的自然環(huán)境，由于無(wú)線電環(huán)境對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡影響極為重要，項(xiàng)目地址半徑5公里之內(nèi)必須保持寧?kù)o和電磁環(huán)境不受干擾。大窩凼附近沒(méi)有集鎮(zhèn)和工廠，在5公里半徑之內(nèi)沒(méi)有一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，25公里半徑之內(nèi)只有一個(gè)縣城，是*為理想的選擇。

它將擁有約30個(gè)足球場(chǎng)大的接受面積，建成后將成為世界上*大的單口徑射電天文望遠(yuǎn)鏡。與其他望遠(yuǎn)鏡不同，它既不是架在山頂，也不遨游太空，而是在貴州一片喀斯特洼地中立足，猶如一只巨大的“天眼”，探測(cè)遙遠(yuǎn)、神秘的“天外之謎”。

FAST與號(hào)稱(chēng)“地面*大的機(jī)器”的德國(guó)波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，靈敏度提高約10倍；與排在阿波羅登月之前、被評(píng)為人類(lèi)20世紀(jì)十大工程之首的美國(guó)Arecibo 300米望遠(yuǎn)鏡相比，其綜合性能提高約10倍。作為世界*大的單口徑望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST將在未來(lái)20-30年保持世界**設(shè)備的地位。

此項(xiàng)目總投資6．27億元，建設(shè)期為5年，2008年12月26日在貴州平塘正式開(kāi)工。項(xiàng)目法人為中國(guó)科學(xué)院**天文臺(tái)。它的建設(shè)將形成具有國(guó)際**水平的天文觀測(cè)與研究平臺(tái)，探尋被稱(chēng)為21世紀(jì)物理學(xué)*大之謎的“暗物質(zhì)”、“暗能量”本質(zhì)，為中國(guó)開(kāi)展宇宙起源和演化、太空生命起源和尋找地外文明等研究活動(dòng)提供重要支持。

FAST在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和**重大需求方向的意義
FAST作為一個(gè)多學(xué)科基礎(chǔ)研究平臺(tái)，有能力將中性氫觀測(cè)延伸至宇宙邊緣，觀測(cè)暗物質(zhì)和暗能量，尋找**代天體。能用一年時(shí)間發(fā)現(xiàn)約7000顆脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律；有希望發(fā)現(xiàn)奇異星和夸克星物質(zhì)；發(fā)現(xiàn)中子星——黑洞雙星，無(wú)需依賴(lài)模型**測(cè)定黑洞質(zhì)量；通過(guò)**測(cè)定脈沖星到達(dá)時(shí)間來(lái)檢測(cè)引力波；作為*大的臺(tái)站加入國(guó)際甚長(zhǎng)基線網(wǎng)，為天體超精細(xì)結(jié)構(gòu)成像；還可能發(fā)現(xiàn)高紅移的巨脈澤星系，實(shí)現(xiàn)銀河系外**個(gè)甲醇超脈澤的觀測(cè)突破；用于搜尋識(shí)別可能的星際通訊信號(hào)，尋找地外文明等等。
FAST在**重大需求方面有重要應(yīng)用價(jià)值。把我國(guó)空間測(cè)控能力由地球同步軌道延伸至太陽(yáng)系外緣，將深空通訊數(shù)據(jù)下行速率提高100倍。脈沖星到達(dá)時(shí)間測(cè)量精度由目前的120納秒提高至30納秒，成為國(guó)際上***的脈沖星計(jì)時(shí)陣，為自主導(dǎo)航這一前瞻性研究制作脈沖星鐘。進(jìn)行高分辨率微波巡視，以1Hz的分辨率診斷識(shí)別微弱的空間訊號(hào)，作為被動(dòng)戰(zhàn)略雷達(dá)為****服務(wù)。作為“子午工程”的非相干散射雷達(dá)接收系統(tǒng)，提供高分辨率和**率的地面觀測(cè)；跟蹤探測(cè)日冕物質(zhì)拋射事件，服務(wù)于太空天氣預(yù)報(bào)。

FAST研究涉及了眾多高科技領(lǐng)域，如天線制造、高精度定位與測(cè)量、高品質(zhì)無(wú)線電接收機(jī)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理、超寬帶信息傳輸、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等。FAST關(guān)鍵技術(shù)成果可應(yīng)用于諸多相關(guān)領(lǐng)域，如大尺度結(jié)構(gòu)工程、公里范圍高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量、大型工業(yè)機(jī)器人研制以及多波束雷達(dá)裝置等。FAST的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)將對(duì)我國(guó)制造技術(shù)向信息化、極限化和綠色化的方向發(fā)展產(chǎn)生影響。

500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡——世界*大天文射電望遠(yuǎn)鏡
2010年12月21日，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)貴州云馬飛機(jī)制造廠，運(yùn)用航空制造技術(shù)，成功完成了FAST項(xiàng)目12米相似三角形鋁合金面板模型制作。該模型由100個(gè)1.2米等邊三角形構(gòu)成，每個(gè)等邊三角形交點(diǎn)孔位精度保持在0.1-0.15毫米。整個(gè)FAST項(xiàng)目，共需要制造安裝46萬(wàn)塊1.2米等邊三角形面板。

FAST的系統(tǒng)構(gòu)成

射電天文望遠(yuǎn)鏡通常由三個(gè)主要部分構(gòu)成：匯聚電磁波的反射面、收集信號(hào)的接收機(jī)以及指向裝置。 FAST在貴州喀斯特洼地內(nèi)鋪設(shè)口徑為500米的球冠形主動(dòng)反射面，通過(guò)主動(dòng)控制在觀測(cè)方向形成300米口徑瞬時(shí)拋物面；采用光機(jī)電一體化的索支撐輕型饋源平臺(tái)，加之饋源艙內(nèi)的二次調(diào)整裝置，在饋源與反射面之間無(wú)剛性連接的情況下，實(shí)現(xiàn)高精度的指向跟蹤；在饋源艙內(nèi)配置覆蓋頻率70MHz—3GHz的多波段、多波束饋源和接收機(jī)系統(tǒng)；針對(duì)FAST科學(xué)目標(biāo)發(fā)展不同用途的終端設(shè)備；建造**的天文觀測(cè)站。

FAST項(xiàng)目進(jìn)展情況
FAST的預(yù)研究歷時(shí)13年，1993年國(guó)際無(wú)線電聯(lián)大會(huì)上，包括我國(guó)在內(nèi)的10國(guó)天文學(xué)家提出建造巨型望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃。自1994年，我國(guó)天文學(xué)家提出在貴州喀斯特洼地中建造大口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的建議和工程方案，它是我國(guó)射電天文學(xué)家根據(jù)國(guó)際大環(huán)境、我國(guó)特有的地理?xiàng)l件、國(guó)內(nèi)外合作、和工程團(tuán)隊(duì)不斷探索，逐步研究和提出來(lái)的。這一研究工作得到了國(guó)際天文學(xué)界的廣泛支持，目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、制造能力、天文學(xué)發(fā)展、方案設(shè)計(jì)、地質(zhì)條件等許多方面都達(dá)到了可以建造這樣一個(gè)大射電望遠(yuǎn)鏡的條件和能力。

建造如此巨大的射電望遠(yuǎn)鏡國(guó)際上沒(méi)有先例，很多技術(shù)更是要靠我們自己鉆研和解決，特別是在選址、主動(dòng)反射面設(shè)計(jì)、饋源（注：饋源可理解為拋物面天線的焦點(diǎn)處設(shè)置的一個(gè)收集衛(wèi)星信號(hào)的喇叭式裝置）支撐系統(tǒng)優(yōu)化、饋源與接收機(jī)及關(guān)于測(cè)量與控制技術(shù)等方面，面臨巨大課題和挑戰(zhàn)，只有這些問(wèn)題解決了，才能動(dòng)手建造。自1994年起，中國(guó)科學(xué)院**天文臺(tái)等20多所科研院所和知名高校，開(kāi)展了對(duì)FAST的長(zhǎng)期合作研究，同時(shí)FAST被列入首批**知識(shí)**工程重大項(xiàng)目。通過(guò)10多年的探索，完成了預(yù)研和優(yōu)化研究?jī)蓚€(gè)環(huán)節(jié)，具備了建造世界上*大的射電望遠(yuǎn)鏡的科技實(shí)力。

2007年7月10日，**發(fā)展和改革委員會(huì)原則同意將FAST項(xiàng)目列入**高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目計(jì)劃（發(fā)改高技[2007]1538號(hào)文件），要求抓緊開(kāi)展可行性研究工作，在條件具備后上報(bào)可行性報(bào)告。

FAST的總體技術(shù)指標(biāo)
主動(dòng)反射面          半徑300m, 口徑500m,球冠張角 110-120°
有效照明口徑        Dill=300m
焦比                0.467
天空覆蓋            天頂角40°
工作頻率            70MHz－3GHz
靈敏度(L波段)       天線有效面積與系統(tǒng)噪聲溫度之比 A/T～2000 m2/K
系統(tǒng)噪聲溫度        T～20K
分辨率(L波段)       2.9′
多波束(L波段)       19個(gè)
觀測(cè)換源時(shí)間        <10min
指向精度            8″

衡量射電望遠(yuǎn)鏡是否**，主要的指標(biāo)是靈敏度和分辨率。為提高靈敏度，常用的辦法有降低接收機(jī)本身的固有噪聲、增大天線接收面積、延長(zhǎng)觀測(cè)積分時(shí)間等。而分辨率則是指對(duì)臨近的不同波長(zhǎng)的射電的區(qū)分能力。怎樣提高射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率呢？對(duì)單天線射電望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，天線的直徑越大，分辨率越高。所以，射電天文學(xué)家一直追求大而精的反射面、盡可能低噪聲的接收機(jī)、并配置適應(yīng)不同觀測(cè)課題的較完備的后端，以滿(mǎn)足射電天文學(xué)發(fā)展的需要。

FAST，主反射面由460000塊三角形單元拼接成球冠，口徑達(dá)到500米，接收面積相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)，比目前*大的射電望遠(yuǎn)鏡阿雷西博有效接收面積擴(kuò)大了2.3倍，意味著其靈敏度分別是目前世界上幾個(gè)*大的射電望遠(yuǎn)鏡——VLA（美國(guó)的特大天線陣）、阿雷西博和印度GMRT（巨型米波射電望遠(yuǎn)鏡）的5.4倍、2.3倍和1.5倍，其可探測(cè)射電源數(shù)在相同天空覆蓋情況下增加約10倍。

500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡——世界*大天文射電望遠(yuǎn)鏡
這是二戰(zhàn)時(shí)期，法國(guó)杜夫爾－拉代利夫朗德附近使用的一部防空預(yù)警雷達(dá)。射電天文技術(shù)*初的起步和發(fā)展得益于二戰(zhàn)后大批退役雷達(dá)的“軍轉(zhuǎn)民用”。射電望遠(yuǎn)鏡和雷達(dá)的工作方式不同，雷達(dá)是先發(fā)射無(wú)線電波再接收物體反射的回波，射電望遠(yuǎn)鏡只是被動(dòng)地接收宇宙天體發(fā)射的無(wú)線電波。

射電天文學(xué)的誕生

19世紀(jì)以前，人們一直認(rèn)為，從天上來(lái)到人間的**信息是天體發(fā)出的可見(jiàn)光，從來(lái)沒(méi)有人想起過(guò)，天體還會(huì)送來(lái)眼睛看不見(jiàn)的“光”。 1800年，英國(guó)天文學(xué)家赫歇耳在測(cè)量太陽(yáng)光譜不同區(qū)域的溫度時(shí)，發(fā)現(xiàn)光譜紅端之外沒(méi)有陽(yáng)光地方的溫度竟然比可見(jiàn)光之處的溫度還高，他把這種**稱(chēng)為“看不見(jiàn)的光線”，也就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的“紅外線”。1801年，德國(guó)物理學(xué)家約翰·里特爾又發(fā)現(xiàn)了“紫外光”。

這樣，在十九世紀(jì)初，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到在可見(jiàn)光之外還存在著人眼看不見(jiàn)的輻射。1870年，蘇格蘭物理學(xué)家麥克斯韋建立了一套完整的電磁學(xué)理論。根據(jù)他的理論，電磁場(chǎng)周期性的變化會(huì)產(chǎn)生“電磁輻射”——電磁波。電磁波具有比已經(jīng)觀測(cè)到的紫外線更短、比紅外線更長(zhǎng)的任意波長(zhǎng)。可見(jiàn)光是一種電磁波，它只占電磁波譜的很小一部分。至20世紀(jì)初，人們已經(jīng)在地面實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了從波長(zhǎng)短于0.01毫微米的γ射線到波長(zhǎng)大于50O毫米以上的無(wú)線電波整個(gè)電磁輻射的跨度。它從短波端的γ射線開(kāi)始，經(jīng)過(guò)X射線，紫外線，可見(jiàn)光，紅外線，直到越來(lái)越長(zhǎng)的無(wú)線電波。今天的天文學(xué)家擁有多種類(lèi)型的天文望遠(yuǎn)鏡，可以探測(cè)到天體在各個(gè)波段的電磁輻射信號(hào)，能更**地認(rèn)識(shí)和研究天體的性質(zhì)，今天的天文學(xué)被稱(chēng)為全波段天文學(xué)。
1924年，人們?cè)跍y(cè)量地球電離層的高度時(shí)，發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)短于60米的無(wú)線電波穿過(guò)電離層飛向太空，一去而不復(fù)返。這就啟發(fā)人們，天體發(fā)出的短于60米的無(wú)線電波，也將穿過(guò)電離層射到地球表面，也就是說(shuō)，地球大氣向人們敞開(kāi)著一扇“無(wú)線電窗口”，它的波長(zhǎng)范圍從0.1厘米一直延伸到60米左右。

射電天文學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者卡爾·揚(yáng)斯基（Karl Guthe Jansky），并不是天文學(xué)家，而是一位從事無(wú)線電工作的美國(guó)工程師。揚(yáng)斯基生活的時(shí)代，正是無(wú)線電工程學(xué)迅猛發(fā)展的時(shí)代。1931年，他在美國(guó)新澤西州貝爾電話實(shí)驗(yàn)室研究和尋找干擾無(wú)線電波通訊的噪聲源時(shí)，發(fā)現(xiàn)除去兩種雷電造成的噪聲外，還存在著第三種噪聲，那是一種很低又很穩(wěn)定的“哨聲”，每隔23小時(shí)56分04秒出現(xiàn)*大值。揚(yáng)斯基對(duì)這一噪聲進(jìn)行了一年多的**測(cè)量和周密分析，終于確認(rèn)這種“哨聲”來(lái)自地球大氣之外，是銀河系中心人馬座方向發(fā)射的一種無(wú)線電波輻射（也稱(chēng)為射電輻射）。

這個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)，引起了天文學(xué)界的震動(dòng)，同時(shí)令當(dāng)時(shí)人們感到迷惑，誰(shuí)也不認(rèn)為一顆恒星或一種星際物質(zhì)會(huì)發(fā)出如此強(qiáng)烈的無(wú)線電波。但是，另一位美國(guó)無(wú)線電工程師G·雷伯，卻堅(jiān)信揚(yáng)斯基的發(fā)現(xiàn)是真實(shí)的。他研制了一架直徑為9.6米的金屬拋物面天線，并把它對(duì)準(zhǔn)了揚(yáng)斯基曾經(jīng)收到宇宙射電波的天空。這是一架在**次世界大戰(zhàn)以前全世界****的拋物面型射電望遠(yuǎn)鏡。1939年4月，他再次發(fā)現(xiàn)了來(lái)自銀河系中心人馬座方向的射電波，所不同的是，揚(yáng)斯基接收的是波長(zhǎng)為14.6米的無(wú)線電波，而他接收到的是1.9米的無(wú)線電波。這樣，雷伯不僅證實(shí)了揚(yáng)斯基的發(fā)現(xiàn)，同時(shí)還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了人馬座射電源發(fā)射出許多不同波長(zhǎng)的射電波。以后，他又發(fā)現(xiàn)了其它新的射電源，并在1.9米的波長(zhǎng)處做出了**幅“射電天圖”。1940年，雷伯發(fā)表了他的研究成果，這些成果受到了人們的重視，但是由于**次世界大戰(zhàn)，射電天文學(xué)的研究剛剛起步，就被迫中斷。
**次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)人首先發(fā)明了雷達(dá)，并用它來(lái)預(yù)警德國(guó)飛機(jī)的入侵。1942年2月，在英國(guó)**許多雷達(dá)站里，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了突然的干擾，英國(guó)政府很緊張，以為是德國(guó)使用了反雷達(dá)的新式**，于是馬上成立技術(shù)小組進(jìn)行調(diào)查，后來(lái)發(fā)現(xiàn)，竟是來(lái)自太陽(yáng)的天然干擾。雖然虛驚一場(chǎng)，但是卻**次探測(cè)到來(lái)自太空的一個(gè)具體的可見(jiàn)天體發(fā)出的無(wú)線電波，從而太陽(yáng)成了首先確定的射電源。這又一次的重要發(fā)現(xiàn)，終于使天文學(xué)家認(rèn)識(shí)到，宇宙天體就像發(fā)射可見(jiàn)光波一樣發(fā)射無(wú)線電波。從此，人們獲得了通過(guò)無(wú)線電波探索宇宙奧秘的新途徑，射電天文學(xué)逐步發(fā)展起來(lái)。

世界主要射電望遠(yuǎn)鏡

射電望遠(yuǎn)鏡與光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，它既沒(méi)有高高豎起的望遠(yuǎn)鏡鏡筒，也沒(méi)有物鏡、目鏡，它由天線和接收系統(tǒng)兩大部分組成。巨大的天線是射電望遠(yuǎn)鏡*顯著的標(biāo)志，它的種類(lèi)很多，有拋物面天線、球面天線、半波偶極子天線、螺旋天線等。*常用的是拋物面天線。天線對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，就好比是它的眼睛，它的作用相當(dāng)于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中的物鏡，它要把微弱的宇宙無(wú)線電信號(hào)收集起來(lái)，然后通過(guò)一根特制的管子(波導(dǎo))把收集到的信號(hào)傳送到接收機(jī)中去放大。接收系統(tǒng)的工作原理和普通收音機(jī)差不多，但它具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性。接收系統(tǒng)將信號(hào)放大，從噪音中分離出有用的信號(hào)，并傳給后端的計(jì)算機(jī)記錄下來(lái)。

射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似﹐投射來(lái)的電磁波被一**鏡面反射后，同相到達(dá)公共焦點(diǎn)。用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實(shí)現(xiàn)同相聚焦﹐因此﹐射電望遠(yuǎn)鏡天線大多是拋物面。因?yàn)樯潆娡h(yuǎn)鏡的極限分辨率取決于望遠(yuǎn)鏡的口徑和觀測(cè)所用的波長(zhǎng)。口徑越大，波長(zhǎng)越短，分辨率越高。由于無(wú)線電波的波長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，因此射電望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相同口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而射電望遠(yuǎn)鏡的天線又不能無(wú)限做大。這在射電天文學(xué)誕生的初期嚴(yán)重阻礙了射電望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展。
射電天文學(xué)中按電磁波波段區(qū)分﹐使用毫米波段（波長(zhǎng)1—10毫米，頻率為30—300GHz）和亞毫米波段（波長(zhǎng)約為0.35—1毫米，頻率為300—1,100GHz）進(jìn)行天文觀測(cè)研究的一個(gè)分支。20世紀(jì)50年代研制成一系列小型毫米波射電望遠(yuǎn)鏡﹐主要用于測(cè)量大氣對(duì)毫米波傳播的效應(yīng)和觀測(cè)太陽(yáng)﹑月球和行星的準(zhǔn)熱輻射。到六十年代后期﹐從毫米波向短波方向和從紅外波段向長(zhǎng)波方向的技術(shù)發(fā)展使天文觀測(cè)進(jìn)入了亞毫米波段。亞毫米波與較低頻段的微波相比，其特點(diǎn)是：①可利用的頻譜范圍寬，信息容量大；②天線易實(shí)現(xiàn)窄波束和高增益，因而分辨率高，抗干擾性好；③穿透等離子體的能力強(qiáng)；④多普勒頻移大，測(cè)速靈敏度高。其缺點(diǎn)是在大氣中的傳播衰減嚴(yán)重和器件加工的精度要求高。毫米波、亞毫米波與光波相比，受自然光和熱輻射源的影響小。

1962年，英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的賴(lài)爾（Martin Ryle，1918—1984）利用干涉的原理，發(fā)明了綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，大大提高了射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率。其基本原理是：用相隔兩地的兩架射電望遠(yuǎn)鏡接收同**體的無(wú)線電波，兩束波進(jìn)行干涉，其等效分辨率*高可以等同于一架口徑相當(dāng)于兩地之間距離的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。賴(lài)爾因?yàn)榇隧?xiàng)發(fā)明獲得1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1946年﹐英國(guó)曼徹斯特大學(xué)開(kāi)始建造直徑66.5米的固定拋物面射電望遠(yuǎn)鏡。 1955年，英國(guó)在曼徹斯特的焦德雷爾班克觀測(cè)站建成直徑76米的Lovell全可動(dòng)拋物面射電望遠(yuǎn)鏡，并在1957年跟蹤蘇聯(lián)發(fā)射的**顆人造地球衛(wèi)星時(shí)發(fā)揮重要作用，從此聞名于世。1959年，Lovell射電望遠(yuǎn)鏡*先接收到一架俄羅斯月球探測(cè)器發(fā)回來(lái)的圖片。20世紀(jì)60年代以來(lái)﹐相繼建成的有美國(guó)國(guó)立射電天文臺(tái)的42.7米射電望遠(yuǎn)鏡，加拿大的46米射電望遠(yuǎn)鏡﹑澳大利亞的64米的Parkes射電望遠(yuǎn)鏡，它們都是全可轉(zhuǎn)拋物面射電望遠(yuǎn)鏡。