射电天文学的变革：孔径阵列——过去、现在与未来

自该领域从 Karl Jansky 在 1930 年代初进行的远距离通信测试结果中涌现以来，孔径阵列一直在射电天文学中发挥着重要作用。这项技术的根源可追溯至 Marconi 之前，尽管第一台电子扫描仪器直到二战前夕才出现。战后，相控阵在许多领域产生了重大影响，包括天文学和天体物理学。在理解射电天空的本质方面取得了重大进展，包括脉冲星的发现。尽管早期取得了这些成功，但在整个 1960 年代直至 20 世纪末，抛物面天线在很大程度上取代了孔径阵列。信号处理、数字电子学、低功耗/高性能超级计算和大容量数据存储系统等领域的技术进步，最近导致了孔径阵列使用的显著复兴，尤其是在低于 300 MHz 的频率下。孔径阵列由简单的天线和市售的低噪声室温放大器组成，可以以相对较低的成本合成巨大的收集面积。多个波束（或多个视场）可以快速形成并在天空中电子转向。随着天文学家开始应对这些新的可能性，下一个目标是看到这些系统向更高的 GHz 频率发展。预计工作频率高达 1.7 GHz 的孔径阵列将成为平方千米阵列 (SKA) 的重要组成部分。