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中国SKA科学报告

中国SKA科学报告
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作者: 著
出版社: 科学出版社
2019-11
版次: 1
ISBN: 9787030629791
定价: 198.00
装帧: 精装
开本: 16开
页数: 380页
分类: 自然科学
6人买过
  • 国际大科学工程——平方公里阵列（Square Kilometre Array,SKA）是人类有史以来建造的较大射电天文望远镜，将开辟人类认识宇宙的又一新纪元。SKA集传统射电天文干涉技术和现代相控雷达技术为一体，体现诸多当代科学技术的新和较高成就。SKA将由世界诸多国家科学与技术人员共同参与和协作建造、共同运行和管理维护，是超出国界的全球大科学装置，是人类在21世纪创造的又一个奇迹。作为中国的SKA科学报告，《中国SKA科学报告》首先介绍了SKA的科学目标、技术指标和管理模式，随后介绍了中国参与SKA的背景、现状和必要性，最后重点阐述了中国SKA科学目标、突破方向、实施方案和技术路线。 目录
    前言
    第1章 SKA及其科学目标 1
    1.1 SKA概况 1
    1.2 SKA主要科学目标 2
    1.3 SKA主要技术设计指标 5
    1.4 国际SKA科学白皮书简介 12
    第2章 中国参与SKA科学研究基础 19
    2.1 中国射电天文学历史回顾 19
    2.2 中国单口径射电望远镜 20
    2.2.1 佘山25m射电望远镜 20
    2.2.2 青海德令哈13.7m毫米波望远镜 21
    2.2.3 新疆天文台南山25m射电望远镜 21
    2.2.4 北京密云50m口径和云南昆明 40m口径射电望远镜 22
    2.2.5 天马望远镜（上海65m射电望远镜） 22
    2.2.6 500m口径球面射电望远镜（FAST） 22
    2.3 中国射电干涉阵列 23
    2.3.1 国际大环境简述 23
    2.3.2 未来发展规划 25
    2.3.3 国内现状 25
    2.4 中国SKA低频探路者：21CMA 28
    2.4.1 科学背景 28
    2.4.2 21CMA设备和台址 29
    2.4.3 21CMA天线系统 30
    2.4.4 21CMA信号接收系统 31
    2.4.5 21CMA数据采集系统 32
    2.4.6 技术难关和挑战 33
    2.4.7 21CMA数据处理流程 34
    2.4.8 展望 35
    2.5 中国SKA中频探路者：天籁 35
    2.5.1 科学目标 36
    2.5.2 基本设计和实验现状 37
    2.5.3 天籁发展计划与SKA 39
    2.6 中国射电天文学研究队伍和方向 39
    2.7 中国参加SKA的历史必然性 41
    2.8 中国天文参与SKA的国际竞争力分析 41
    2.9 中国射电天文设备发展战略 45
    参考文献 45
    第3章 中国SKA科学团队及目标 47
    3.0 引言 47
    3.1 研究方向一：宇宙黎明和再电离探测 49
    3.1.0 研究队伍和课题概况 49
    3.1.1 基础理论 50
    3.1.2 数值模拟 53
    3.1.3 低频观测设备 56
    3.1.4 低频干涉阵列核心技术 65
    3.1.5 数据处理 70
    3.1.6 前景去除 74
    3.1.7 前景大尺度弥散源 76
    3.1.8 中国部署 81
    参考文献 82
    3.2 研究方向二：中性氢巡天和宇宙学研究 86
    3.2.0 研究队伍和课题概况 86
    3.2.1 巡天设计 87
    3.2.2 数据处理 91
    3.2.3 数值模拟 92
    3.2.4 中性氧宇宙学 99
    3.2.5 中性氧模型检验 108
    3.2.6 连续谱观测 114
    3.2.7 引力透镜 121
    3.2.8 中国部署 127
    参考文献 127
    3.3 研究方向三：脉冲星搜寻 131
    3.3.0 研究队伍和课题概况 131
    3.3.1 引言 132
    3.3.2 主要研究内容和意义 133
    3.3.3 国内外研究现状和发展趋势 137
    3.3.4 技术挑战和突破方向 140
    3.3.5 预期目标 145
    3.3.6 实施方案和国内部署 146
    3.3.7 现有工作基础与分工 149
    参考文献 150
    3.4 研究方向四：脉冲星计时和引力检验 152
    3.4.0 研究队伍和课题概况 152
    3.4.1 利用SKA组建脉冲星测时阵列探测引力波 154
    3.4.2 利用SKA观测脉冲星开展引力检验 159
    3.4.3 利用SKA开展世界顶尖精度的脉冲星距离测量并提供对引力常数G的时间稳定性的严格约束 162
    3.4.4 脉冲星时间标准观测研究 164
    参考文献 166
    3.5 研究方向五：宇宙磁场探索 168
    3.5.0 概况 168
    3.5.1 背景 169
    3.5.2 宇宙磁场研究的理论基础 170
    3.5.3 宇宙磁场的数值模拟研究 171
    3.5.4 射电观测数据的RM合成与法拉第深度 173
    3.5.5 脉泽源的塞曼分裂观测与磁场 175
    3.5.6 银河系磁场与脉冲星偏振观测 179
    3.5.7 邻近星系的磁场 183
    3.5.8 星系团磁场的探测 184
    3.5.9 邻近宇宙尺度的磁场探测 185
    3.5.10 宇宙磁场研究的中国策略和天线偏振性能校准的核心技术 189
    参考文献 190
    3.6 研究方向六：星际介质物理 194
    3.6.0 研究队伍和课题概况 194
    3.6.1 引言 195
    3.6.2 星际介质的三维结构 198
    3.6.3 星际介质的多波段协同研究 200
    3.6.4 数值模拟 204
    3.6.5 综合孔径技术 206
    3.6.6 虚拟观测及应用 209
    3.6.7 吸收线成像技术 212
    3.6.8 大数据处理及特定天体识别 213
    3.6.9 中国部署 214
    参考文献 214
    3.7 研究方向七：暂现源的科学探测 217
    3.7.0 研究队伍和课题概况 217
    3.7.1 暂现源科学概述 219
    3.7.2 暂现源连续科学和核心技术 221
    3.7.3 暂现源谱线科学和核心技术 229
    3.7.4 脉冲星暂现源科学和核心技术 233
    3.7.5 暂现源成像科学和核心技术 237
    3.7.6 暂现源科学和中国观测设备 241
    3.7.7 中国部署 245
    参考文献 246
    3.8 研究方向八：AGN和黒洞 249
    3.8.0 研究队伍和课题概况 249
    3.8.1 AGN喷流的SKA 1观测研究 251
    3.8.2 高红移AGN的搜寻 255
    3.8.3 低光度AGN的风 260
    3.8.4 射电噪AGN的演化 263
    3.8.5 银河系与近邻星系中的“费米气泡” 268
    3.8.6 黑洞双星的态跃迁、间歇性喷流的研究 272
    3.8.7 超大质量双黑洞的搜寻和认证 275
    3.8.8 超亮X射线源和中等质量黑洞 277
    3.8.9 冷气体观测和AGN对寄主星系反馈的研究 281
    参考文献 285
    3.9 研究方向九：HI星系动力学和星系演化 291
    3.9.0 研究队伍和课题概况 291
    3.9.1 引言 292
    3.9.2 星系形成和演化的基本理论及SKA观测研究的科学问题 293
    3.9.3 我国SKA团队的重点突破方向与观测研究课题 307
    3.9.4 中国部署 320
    参考文献 321
    3.10 研究方向十：生命的摇篮 325
    3.10.0 研究队伍和课题概况 325
    3.10.1 引言 326
    3.10.2 原行星盘中厘米尺度尘埃的射电观测 326
    3.10.3 星际有机分子的谱线搜寻 328
    3.10.4 射电探测地外行星及褐矮星 333
    3.10.5 地外文明的搜寻 336
    3.10.6 部署 337
    参考文献 337
    3.11 研究方向十一：超高能宇宙射线和中微子的探测 338
    3.11.0 研究队伍和课题概况 338
    3.11.1 科学背景 339
    3.11.2 射电探测方法和国际现状 340
    3.11.3 SKA的突破方向 342
    3.11.4 我国的研究基础 344
    参考文献 345
    第4章 中国SKA科学队伍和配套设施建设 347
    4.1 基本原则 347
    4.2 国际化的中国SKA人才培养平台建设 348
    4.3 国际合作项目和计划 349
    4.3.1 MWA和LOFAR 349
    4.3.2 ASKAP 351
    4.3.3 MeerKAT 352
    4.4 国内配套系统建设 355
    4.5 中国SKA科学队伍组织原则和结构 357
    参考文献 359
    第5章 SKA区域中心建设 360
    5.1 概要 360
    5.2 背景 360
    5.3 需求分析 362
    5.4 建设意义 363
    5.5 建设内容 364
    5.5.1 数据中心运维团队 365
    5.5.2 天文软件研发发团队 370
    5.5.3 先进技术研发团队 372
    5.6 实施条件 375
    5.7 建设计划 377
    5.8 组织管理模式 377
    5.9 开放共享政策 378
    5.10 科学经济社会效益分析 379
    参考文献 380
    致辞 381
  • 内容简介:
    国际大科学工程——平方公里阵列（Square Kilometre Array,SKA）是人类有史以来建造的较大射电天文望远镜，将开辟人类认识宇宙的又一新纪元。SKA集传统射电天文干涉技术和现代相控雷达技术为一体，体现诸多当代科学技术的新和较高成就。SKA将由世界诸多国家科学与技术人员共同参与和协作建造、共同运行和管理维护，是超出国界的全球大科学装置，是人类在21世纪创造的又一个奇迹。作为中国的SKA科学报告，《中国SKA科学报告》首先介绍了SKA的科学目标、技术指标和管理模式，随后介绍了中国参与SKA的背景、现状和必要性，最后重点阐述了中国SKA科学目标、突破方向、实施方案和技术路线。
  • 目录:
    目录
    前言
    第1章 SKA及其科学目标 1
    1.1 SKA概况 1
    1.2 SKA主要科学目标 2
    1.3 SKA主要技术设计指标 5
    1.4 国际SKA科学白皮书简介 12
    第2章 中国参与SKA科学研究基础 19
    2.1 中国射电天文学历史回顾 19
    2.2 中国单口径射电望远镜 20
    2.2.1 佘山25m射电望远镜 20
    2.2.2 青海德令哈13.7m毫米波望远镜 21
    2.2.3 新疆天文台南山25m射电望远镜 21
    2.2.4 北京密云50m口径和云南昆明 40m口径射电望远镜 22
    2.2.5 天马望远镜（上海65m射电望远镜） 22
    2.2.6 500m口径球面射电望远镜（FAST） 22
    2.3 中国射电干涉阵列 23
    2.3.1 国际大环境简述 23
    2.3.2 未来发展规划 25
    2.3.3 国内现状 25
    2.4 中国SKA低频探路者：21CMA 28
    2.4.1 科学背景 28
    2.4.2 21CMA设备和台址 29
    2.4.3 21CMA天线系统 30
    2.4.4 21CMA信号接收系统 31
    2.4.5 21CMA数据采集系统 32
    2.4.6 技术难关和挑战 33
    2.4.7 21CMA数据处理流程 34
    2.4.8 展望 35
    2.5 中国SKA中频探路者：天籁 35
    2.5.1 科学目标 36
    2.5.2 基本设计和实验现状 37
    2.5.3 天籁发展计划与SKA 39
    2.6 中国射电天文学研究队伍和方向 39
    2.7 中国参加SKA的历史必然性 41
    2.8 中国天文参与SKA的国际竞争力分析 41
    2.9 中国射电天文设备发展战略 45
    参考文献 45
    第3章 中国SKA科学团队及目标 47
    3.0 引言 47
    3.1 研究方向一：宇宙黎明和再电离探测 49
    3.1.0 研究队伍和课题概况 49
    3.1.1 基础理论 50
    3.1.2 数值模拟 53
    3.1.3 低频观测设备 56
    3.1.4 低频干涉阵列核心技术 65
    3.1.5 数据处理 70
    3.1.6 前景去除 74
    3.1.7 前景大尺度弥散源 76
    3.1.8 中国部署 81
    参考文献 82
    3.2 研究方向二：中性氢巡天和宇宙学研究 86
    3.2.0 研究队伍和课题概况 86
    3.2.1 巡天设计 87
    3.2.2 数据处理 91
    3.2.3 数值模拟 92
    3.2.4 中性氧宇宙学 99
    3.2.5 中性氧模型检验 108
    3.2.6 连续谱观测 114
    3.2.7 引力透镜 121
    3.2.8 中国部署 127
    参考文献 127
    3.3 研究方向三：脉冲星搜寻 131
    3.3.0 研究队伍和课题概况 131
    3.3.1 引言 132
    3.3.2 主要研究内容和意义 133
    3.3.3 国内外研究现状和发展趋势 137
    3.3.4 技术挑战和突破方向 140
    3.3.5 预期目标 145
    3.3.6 实施方案和国内部署 146
    3.3.7 现有工作基础与分工 149
    参考文献 150
    3.4 研究方向四：脉冲星计时和引力检验 152
    3.4.0 研究队伍和课题概况 152
    3.4.1 利用SKA组建脉冲星测时阵列探测引力波 154
    3.4.2 利用SKA观测脉冲星开展引力检验 159
    3.4.3 利用SKA开展世界顶尖精度的脉冲星距离测量并提供对引力常数G的时间稳定性的严格约束 162
    3.4.4 脉冲星时间标准观测研究 164
    参考文献 166
    3.5 研究方向五：宇宙磁场探索 168
    3.5.0 概况 168
    3.5.1 背景 169
    3.5.2 宇宙磁场研究的理论基础 170
    3.5.3 宇宙磁场的数值模拟研究 171
    3.5.4 射电观测数据的RM合成与法拉第深度 173
    3.5.5 脉泽源的塞曼分裂观测与磁场 175
    3.5.6 银河系磁场与脉冲星偏振观测 179
    3.5.7 邻近星系的磁场 183
    3.5.8 星系团磁场的探测 184
    3.5.9 邻近宇宙尺度的磁场探测 185
    3.5.10 宇宙磁场研究的中国策略和天线偏振性能校准的核心技术 189
    参考文献 190
    3.6 研究方向六：星际介质物理 194
    3.6.0 研究队伍和课题概况 194
    3.6.1 引言 195
    3.6.2 星际介质的三维结构 198
    3.6.3 星际介质的多波段协同研究 200
    3.6.4 数值模拟 204
    3.6.5 综合孔径技术 206
    3.6.6 虚拟观测及应用 209
    3.6.7 吸收线成像技术 212
    3.6.8 大数据处理及特定天体识别 213
    3.6.9 中国部署 214
    参考文献 214
    3.7 研究方向七：暂现源的科学探测 217
    3.7.0 研究队伍和课题概况 217
    3.7.1 暂现源科学概述 219
    3.7.2 暂现源连续科学和核心技术 221
    3.7.3 暂现源谱线科学和核心技术 229
    3.7.4 脉冲星暂现源科学和核心技术 233
    3.7.5 暂现源成像科学和核心技术 237
    3.7.6 暂现源科学和中国观测设备 241
    3.7.7 中国部署 245
    参考文献 246
    3.8 研究方向八：AGN和黒洞 249
    3.8.0 研究队伍和课题概况 249
    3.8.1 AGN喷流的SKA 1观测研究 251
    3.8.2 高红移AGN的搜寻 255
    3.8.3 低光度AGN的风 260
    3.8.4 射电噪AGN的演化 263
    3.8.5 银河系与近邻星系中的“费米气泡” 268
    3.8.6 黑洞双星的态跃迁、间歇性喷流的研究 272
    3.8.7 超大质量双黑洞的搜寻和认证 275
    3.8.8 超亮X射线源和中等质量黑洞 277
    3.8.9 冷气体观测和AGN对寄主星系反馈的研究 281
    参考文献 285
    3.9 研究方向九：HI星系动力学和星系演化 291
    3.9.0 研究队伍和课题概况 291
    3.9.1 引言 292
    3.9.2 星系形成和演化的基本理论及SKA观测研究的科学问题 293
    3.9.3 我国SKA团队的重点突破方向与观测研究课题 307
    3.9.4 中国部署 320
    参考文献 321
    3.10 研究方向十：生命的摇篮 325
    3.10.0 研究队伍和课题概况 325
    3.10.1 引言 326
    3.10.2 原行星盘中厘米尺度尘埃的射电观测 326
    3.10.3 星际有机分子的谱线搜寻 328
    3.10.4 射电探测地外行星及褐矮星 333
    3.10.5 地外文明的搜寻 336
    3.10.6 部署 337
    参考文献 337
    3.11 研究方向十一：超高能宇宙射线和中微子的探测 338
    3.11.0 研究队伍和课题概况 338
    3.11.1 科学背景 339
    3.11.2 射电探测方法和国际现状 340
    3.11.3 SKA的突破方向 342
    3.11.4 我国的研究基础 344
    参考文献 345
    第4章 中国SKA科学队伍和配套设施建设 347
    4.1 基本原则 347
    4.2 国际化的中国SKA人才培养平台建设 348
    4.3 国际合作项目和计划 349
    4.3.1 MWA和LOFAR 349
    4.3.2 ASKAP 351
    4.3.3 MeerKAT 352
    4.4 国内配套系统建设 355
    4.5 中国SKA科学队伍组织原则和结构 357
    参考文献 359
    第5章 SKA区域中心建设 360
    5.1 概要 360
    5.2 背景 360
    5.3 需求分析 362
    5.4 建设意义 363
    5.5 建设内容 364
    5.5.1 数据中心运维团队 365
    5.5.2 天文软件研发发团队 370
    5.5.3 先进技术研发团队 372
    5.6 实施条件 375
    5.7 建设计划 377
    5.8 组织管理模式 377
    5.9 开放共享政策 378
    5.10 科学经济社会效益分析 379
    参考文献 380
    致辞 381
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