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多元射电联合干涉网

多元射电联合干涉网（英语：Multi-Element Radio Linked Interferometer Network，缩写为MERLIN）是一个分布在英格兰，由电波望远镜组成的干涉仪阵列。这个阵列由曼彻斯特大学在柴郡的焦德雷班克天文台代表科学和科技设施委员会（英语：Science and Technology Facilities Council）（STFC）负责运行[1][2][3]。

多元射电联合干涉网
组织曼彻斯特大学、卓瑞尔河岸天文台
位置England
网址www.e-merlin.ac.uk
望远镜洛弗尔望远镜、马克II[*]、马克III[*]、Pickmere telescope[*]、Defford telescope[*]、Knockin telescope[*]、Cambridge MERLIN telescope[*]
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该阵列由多达七个电波望远镜组成，包括焦德雷班克的洛弗尔望远镜、马克II (电波望远镜)（英语：Mark II (radio telescope)）、剑桥、乌斯特郡的德福、什罗普郡的诺肯（英语：Knockin）、柴郡的达恩霍尔（英语：Darnhall）和皮克梅尔（英语：Pickmere）（以前称为Tabley）[4][5]。因此，最长的基线是217公里，MERLIN可以在151MHz至24GHz之间的频率下运行。在波长为6cm（5GHz频率），MERLIN的解析度为40毫微秒，与HST在光学波长下相当[来源请求]。

一些望远镜偶尔用于欧洲甚长基线干涉网（EVN）和甚长基线干涉量测（VLBI）观测，以创建基线更长的干涉仪，提供更高角分辨率的影像。

MTLRI

 
诺肯的电波望远镜。

1973年，亨利·普罗克托·帕尔默（Henry Proctor Palmer）提出了延长焦德雷班克（Jodrell Bank）当时已经存在的干涉仪连结的建议，这开始了望远镜阵列的规划[6][7]，1975年开始建设[7]。该系统最初正式名称为多望远镜无线电连结干涉仪（英语：Multi-Telescope Radio Linked Interferometer，縮寫為MTRLI），但通常以更简单的名称MERLIN来取代。它最初由76米洛弗尔望远镜或25米马克II（电波望远镜）（英语：Mark II (radio telescope)），以及沃德尔的25米马克III（电波望远镜）（英语：Mark III (radio telescope)），85英尺的德福，和诺肯（英语：Knockin）的新望远镜组成。这架新望远镜是根据雷神情报、资讯和服务公司（英语：Raytheon Intelligence, Information and Services）（E-Systems）设计和建造的甚大天线阵中的望远镜设计，因此也是由E-System这家公司制造[8][9]。

新望远镜的建造、微波通信连结的安装和相关器的建造统称为MERLIN专案的"第一阶段"，该专案的资金于1975年5月30日获得批准[10]。新望远镜于1976年7月9日开始建造，并于1976年10月8日完工。1977年1月，该望远镜首次由焦德雷班克远程控制[11]。微波连结于1978年5月安装[12]，1980年1月和2月，首次使用该系统进行观测：对30个远距离电波源进行了量测[13]。该系统第一阶段的最终成本为2,179,000英镑（1976年）[13]。

该专案的第二阶段新增了两架额外的望远镜，以及它们与焦德雷班克的电波连接。虽然最初建议其中一架望远镜位于焦德雷班克，另一架位于达恩霍尔，但这两架望远镜最终位于皮克梅尔；这两架望远镜和诺肯的望远镜一样。这两架望远镜于1979年4月9日开始建造，并于1979年10月31日完工。皮克梅尔望远镜于1980年7月20日首次与MTRLI相连，随后于1980年12月16日与达恩霍尔望远镜相连。第二阶段于1981年12月31日正式完成，耗资3,,142210英镑[14]。

MTRLI的最长基线位于皮克梅尔和德福之间，长度为134公里[8]。该阵列制作的第一张地图于1980年11月6日出版[7]。在运行的前两年（1980-1982年），该阵列使用408MHz（分辨力为1弧秒）、1666MHz（分辨力0.25弧秒）和5GHz（分辨力0.08弧秒）的频率进行观测[15]。

1987年，当马克II (电波望远镜)（英语：Mark II (radio telescope)）的盘面被更换后，它可以在22GHz的频率上与三台E-systems的望远镜一起使用，从而在该频率上扩展MTRLI[8]。1987年至1990年秋季，一英里望远镜的一个18米天线暂时用于MTRLI，这大大提高了它的分辨率[16]。

 
2014年6月的剑桥天线。

MTRLI在20世纪90年代初更名为MERLIN，不久之后，1991年专门建造的32m 剑桥天线新增了阵列的灵敏度和角分辨率。阵列还配置了一个新的相关器和新的冷却接收器，并且改进了望远镜之间的一些微波连接，以便阵列能够观察两侧的偏振[17]。

自1996年以来，在每个E-systems望远镜和马克II (电波望远镜)（英语：Mark II (radio telescope)）望远镜上安装了不同接收器的旋转盘（剑桥望远镜已经安装了这样的系统），提供了变更频率的敏捷性。1997年和1998年，首次使用该阵列进行了双频（5GHz和22GHz）观测[17]。

有计划在爱尔兰建造一架望远镜，将其添加到阵列中[18]。

原来的MTRLI望远镜
名称 坐标
（连结至地图和影像来源）
洛弗尔望远镜 53°14′10.50″N 02°18′25.74″W / 53.2362500°N 2.3071500°W / 53.2362500; -2.3071500 (Lovell Telescope)
马克II (电波望远镜)（英语：Mark II (radio telescope)） 53°13′51.62″N 02°18′34.16″W / 53.2310056°N 2.3094889°W / 53.2310056; -2.3094889 (Mark II)
马克III (电波望远镜)（英语：Mark III (radio telescope)） 53°06′09.16″N 02°31′15.63″W / 53.1025444°N 2.5210083°W / 53.1025444; -2.5210083 (Mark III)[19]
德福 52°05′27.61″N 02°08′09.62″W / 52.0910028°N 2.1360056°W / 52.0910028; -2.1360056 (Defford)
诺肯 52°47′23.9″N 02°59′44.9″W / 52.789972°N 2.995806°W / 52.789972; -2.995806 (Knockin)
皮克梅尔 53°17′18.4″N 02°26′38.4″W / 53.288444°N 2.444000°W / 53.288444; -2.444000 (Pickmere)
达恩霍尔 53°09′21.6″N 02°32′03.3″W / 53.156000°N 2.534250°W / 53.156000; -2.534250 (Darnhall)
当前的MERLIN望远镜
名称 坐标
（连结至地图和影像来源）
洛弗尔望远镜 53°14′10.50″N 02°18′25.74″W / 53.2362500°N 2.3071500°W / 53.2362500; -2.3071500 (Lovell Telescope)
马克II (电波望远镜)（英语：Mark II (radio telescope)） 53°13′51.62″N 02°18′34.16″W / 53.2310056°N 2.3094889°W / 53.2310056; -2.3094889 (Mark II)
德福 52°05′27.61″N 02°08′09.62″W / 52.0910028°N 2.1360056°W / 52.0910028; -2.1360056 (Defford)
诺肯 52°47′23.9″N 02°59′44.9″W / 52.789972°N 2.995806°W / 52.789972; -2.995806 (Knockin)
皮克梅尔 53°17′18.4″N 02°26′38.4″W / 53.288444°N 2.444000°W / 53.288444; -2.444000 (Pickmere)
达恩霍尔 53°09′21.6″N 02°32′03.3″W / 53.156000°N 2.534250°W / 53.156000; -2.534250 (Darnhall)
剑桥 52°10′1.2″N 0°2′13.4″E / 52.167000°N 0.037056°E / 52.167000; 0.037056 (Cambridge)
贡希利卫星地球站（英语：Goonhilly）[20] 50°02′53″N 05°10′55″W / 50.04806°N 5.18194°W / 50.04806; -5.18194 (Arthur)

e-MERLIN

MERLIN从远程站发回的天文数据使用微波连结。这些连结的频宽有限，因此大量数据被丢弃。为了提高望远镜的灵敏度，连结被光纤链路取代，频宽成为4GHz。与原本的30MHz的限制比较，将阵列的灵敏度提高约30倍。数据的大量新增意味著旧的相关器（correlator）不再能够处理，因此构建了一个新的相关器，能够处理超过200Gbit/s的数据[21]。

作为升级的一部分，另一个主要发展是频率灵活性，即能够使用接收器的旋转转盘，在几分钟内就改变整个阵列的观测波段。阵列中的一些望远镜原本就已经具备了这种能力，而其它望远镜则需要工程师来更换接收器。当e-MERLIN投入开始运行时，望远镜能够在1.4、5、6和22GHz之间快速切换。这是必要的功能，以便在大气条件可能严重影响结果的情况下，能使用条件最佳的高频观测[来源请求]。

e-MERLIN的升级工作于2004年5月开始，并已于2009年完成[22][23]。

参考资料

  1. ^ Davies, J. G.; et al. The Jodrell Bank radio-linked interferometer network. Nature. 1980, 288 (5786): 64–66. Bibcode:1980Natur.288...64D. S2CID 4338231. doi:10.1038/288064a0. 
  2. ^ Lovell, Bernard. The Jodrell Bank Telescopes. Oxford University Press. 1985. ISBN 0-19-858178-5. 
  3. ^ Bernard, Lovell. Astronomer by Chance. London: Macmillan. 1990. ISBN 0-333-55195-8. 
  4. ^ Bahcall, J. N.; Kirhakos, S.; Schneider, D. P.; Davis, R. J.; Muxlow, T. W. B.; Garrington, S. T.; Conway, R. G.; Unwin, S. C. Hubble Space Telescope and MERLIN Observations of the Jet in 3C 273. The Astrophysical Journal Letters. 1995, 452 (2): L91. Bibcode:1995ApJ...452L..91B. ISSN 1538-4357. S2CID 118401963. arXiv:astro-ph/9509028  . doi:10.1086/309717 （英语）. 
  5. ^ Akujor, Chidi E.; Spencer, R. E.; Zhang, F. J.; Davis, R. J.; Browne, I. W. A.; Fanti, C. MERLIN observations of steep-spectrum radio sources at 6 cm. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1991, 250 (1): 215–224. Bibcode:1991MNRAS.250..215A. ISSN 0035-8711. doi:10.1093/mnras/250.1.215  . 
  6. ^ Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 184
    Lovell, Astronomer by Chance, p. 312
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Davies et al. (1980)
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 JBO – MTRLI. [2007-06-10]. （原始内容存档于2006-10-15）. 
  9. ^ Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 185
  10. ^ Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 191
  11. ^ Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 201
  12. ^ Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 203
  13. ^ 13.0 13.1 Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 204
  14. ^ Lovell, Jodrell Bank Telescopes, Chapter 20 (pp. 208–215)
  15. ^ Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 220
  16. ^ MERLIN: The 32-metre Telescope. Merlin.ac.uk. [2010-08-17]. （原始内容存档于2019-09-17）. 
  17. ^ 17.0 17.1 JBO – MERLIN. [2007-06-10]. （原始内容存档于2009-03-08）. 
  18. ^ Irish giant could get new partner. BBC News. 2 October 2000 [2007-04-06]. （原始内容存档于2004-02-06）. 
    A Radio Telescope for Ireland. [2007-04-06]. （原始内容存档于2007-04-07）. 
  19. ^ MERLIN user guide – 4.1 Location of Telescopes. [2010-09-01]. （原始内容存档于2020-06-10）. 
  20. ^ GHY-1 ARTHUR. [2019-12-12]. （原始内容存档于2019-12-12）. 
  21. ^ 'Superscope' yields first glimpse of Double Quasar. BBC. 2010-12-10 [2022-05-21]. （原始内容存档于2022-06-04）. 
  22. ^ Healy, F.; O'Brien, T. J.; Beswick, R. eMERLIN imaging of γ-ray nova V959 Mon's surprising evolution. Journal of Physics: Conference Series. 2016, 728 (4): 042002. Bibcode:2016JPhCS.728d2002H. ISSN 1742-6588. doi:10.1088/1742-6596/728/4/042002  . 
  23. ^ Giant UK telescope gets upgrade. BBC News. 26 May 2004 [2007-04-05]. （原始内容存档于2022-05-21）. 
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