射电观测宇宙学
利用中性氢绘制宇宙大尺度结构
射电频段也是宇宙学观测的重要窗口。在射电频段，中性氢原子的21厘米谱线观测在宇宙学研究中具有巨大潜力，是研究宇宙大尺度结构、星系形成和演化的关键信息载体。氢元素是宇宙中丰度最高的元素，广泛存在于自复合时期以来宇宙演化的各个阶段。在宇宙复合至再电离时期，通过观测中性氢的21cm谱线，可以揭示宇宙第一代天体的行程过程以及宇宙由“黑暗时代”至“宇宙黎明”的演化过程。在宇宙再电离后时期，中性氢广泛存在于星系中，是宇宙中暗物质分布的重要示踪体。通过观测一个足够小的体积范围内所有星系的中性氢21cm总辐射强度，从而获得中性氢亮温度在宇宙学大尺度上的空间分布，这种巡天观测方式称之为中性氢强度映射巡天（HI intensity mapping survey）。中性氢强度映射巡天观测，可以迅速的获得较大红移范围宇宙学体积内中性氢辐射强度的三维分布，通过构建相关函数、功率谱等统计观测量研究大尺度结构的形成和演化；通过重子声学振荡标准尺，研究宇宙的膨胀历史，从而揭示宇宙起源、暗物质、暗能量等重大宇宙学问题。
射电宇宙学中的先进数据分析技术
近年来，深度学习算法为天文数据分析打开了新的窗口，特别是在分析、提取复杂图像中的重要信息方面有极大的潜力。借助于深度学习算法，减除中性氢强度映射巡天数据的前景干扰，特别是应对有系统效应污染的前景干扰减除，是目前研究的热点之一，我们在此领域率先开展了一些列基础性的研究工作。比如，针对中性氢强度映射巡天中由于波束随频率的变化、波束旁瓣的信号泄露影响、以及波束极化泄露等问题，我们通过模拟数据，发展了一套基于U-Net深度学习网络的前景减除方法。通过模拟数据，构建一些列包含系统效应的训练集数据，训练深度学习网络，从而使得U-Net网络可以进一步消除传统PCA前景减除后的前景残存，修正由于PCA前景减除造成的信号损失。
射电超长波波段的科学探索
射电超长波波段（频率低于30MHz）是当前射电天文观测的空白领域。受限于地球大气电离层的共振吸收效应，超长波波段只能开展空间观测。近年来空间超长波探测逐渐成为国际前沿研究的热门领域，超长波波段射电观测将带来的新科学机遇，特别是在探测早期宇宙、宇宙“黑暗”暗时代与再电离时期方面具有巨大潜力。