(資料圖)
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心明安圖野外科學(xué)觀測(cè)研究站的科研人員探索出一種新的可用于明安圖射電頻譜日像（MUSER）圖像位置校準(zhǔn)的方法。相關(guān)成果已于近日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Research in Astronomy and Astrophysics上。
MUSER采用綜合孔徑成像的方法在厘米、分米段獲得高時(shí)間、空間和頻率分辨率的太陽(yáng)射電圖像，被國(guó)際權(quán)威學(xué)者認(rèn)為其建成是國(guó)際現(xiàn)有射電日像儀設(shè)備的跨越式進(jìn)步。作為先進(jìn)的新一代太陽(yáng)專用射電干涉設(shè)備，MUSER將極大地?cái)U(kuò)展太陽(yáng)射電探測(cè)能力，為耀斑和日冕物質(zhì)拋射研究打開(kāi)新的觀測(cè)窗口。綜合孔徑成像技術(shù)廣泛應(yīng)用在天文射電望遠(yuǎn)鏡成像上，即把眾多小口徑望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)綜合在一起，等效成一個(gè)大口徑射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)效果，從而獲取到較高空間角分辨的圖像。把射電陣列中任意兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡的信號(hào)進(jìn)行復(fù)相關(guān)運(yùn)算得到可見(jiàn)度函數(shù)，其對(duì)應(yīng)觀測(cè)天區(qū)內(nèi)亮度分布的傅里葉成分，綜合這些觀測(cè)結(jié)果，做傅里葉反變換就可獲得觀測(cè)天區(qū)的射電圖像。由于儀器誤差以及信號(hào)傳播效應(yīng)的影響，校準(zhǔn)特別是相位校準(zhǔn)（即圖像位置校準(zhǔn)）在綜合孔徑成像技術(shù)中至關(guān)重要。
除了利用目前國(guó)際常見(jiàn)的射電日像儀位置校準(zhǔn)方法，顏毅華研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在數(shù)年來(lái)的MUSER太陽(yáng)射電圖像處理過(guò)程中，發(fā)展了一種新的綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡陣列相位定標(biāo)校準(zhǔn)方法。在定標(biāo)點(diǎn)源偏離原點(diǎn)的一般情況下，第一次獲得了該偏差對(duì)綜合孔徑成像結(jié)果影響的通用理論公式。該公式表明最終圖像是原圖像因定標(biāo)源偏離而產(chǎn)生偏移后的圖像與一個(gè)模糊調(diào)制函數(shù)卷積的結(jié)果。這個(gè)新引入的模糊調(diào)制函數(shù)具有模等于1、并且在偏差等于0時(shí)退化為δ函數(shù)、也就可以得到正確圖像的性質(zhì)。因此它不改變?cè)瓐D像的強(qiáng)度最大值和原圖像信號(hào)的總能量。
基于這個(gè)新公式，團(tuán)隊(duì)研究人員可以對(duì)MUSER觀測(cè)圖像進(jìn)行校準(zhǔn)從而得到準(zhǔn)確的太陽(yáng)射電圖像。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和MUSER實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理，表明新方法正確有效。通過(guò)位置校準(zhǔn)后不同頻率的MUSER圖像和太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)衛(wèi)星（SDO）大氣成像裝置（AIA）在遠(yuǎn)紫外波段觀測(cè)的太陽(yáng)像以及野邊山日像儀（NoRH）在17GHz的太陽(yáng)像的位置對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)MUSER的射電源和紫外波段圖像以及NoRH射電源位置基本一致，表明校準(zhǔn)結(jié)果合理可信。
本研究的意義不僅僅優(yōu)化了當(dāng)前MUSER成像的校準(zhǔn)方法，而且還豐富了綜合孔徑成像的一般理論。研究人員提出的新理論也對(duì)射電綜合孔徑校準(zhǔn)問(wèn)題彌補(bǔ)上了幾十年來(lái)缺失的重要一環(huán)：閉合自校準(zhǔn)理論可以修正系統(tǒng)誤差得到視場(chǎng)內(nèi)正確圖像，但它不能解決絕對(duì)位置定標(biāo)問(wèn)題，需要已知外定標(biāo)源來(lái)確定絕對(duì)位置。這一新公式的出現(xiàn)使得綜合孔徑方法成了一個(gè)封閉的完備理論，即根據(jù)綜合孔徑理論本身就可以完成絕對(duì)定位。利用本研究方法，則可以利用一個(gè)未知位置的校準(zhǔn)點(diǎn)源來(lái)對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡的圖像進(jìn)行校準(zhǔn)，并且可以通過(guò)迭代計(jì)算出校準(zhǔn)源的具體位置，從而獲取到真實(shí)的射電圖像。
明安圖射電頻譜日像儀（MUSER）中心部分天線觀測(cè)太陽(yáng)時(shí)狀態(tài)。
