Radiointerferometr
[fizika kosmosa]
- instrument dlya radioastronomich. nablyudenii s vysokim uglovym razresheniem, k-ryi
sostoit iz dvuh ili nesk. antenn, raznesennyh na bol'shoe rasstoyanie i svyazannyh mezhdu
soboi
kabel'noi ili retranslyac. liniei svyazi.
Uglovoe razreshenie otdel'nogo teleskopa opredelyaetsya
diametrom D ego zerkala, vyrazhennym v dlinah voln (radian). Dliny radiovoln v sotni tysyach i milliony raz bol'she dlin voln
optich.
- >> Radiointerferometr
(L. I. Matveenko, "Fizika Kosmosa", 1986,
31.03.2003 20:05, 12.8 KBait, otvetov: 2)
- instrument dlya radioastronomich. nablyudenii s vysokim uglovym razresheniem, k-ryi
sostoit iz dvuh ili nesk. antenn, raznesennyh na bol'shoe rasstoyanie i svyazannyh mezhdu
soboi
kabel'noi ili retranslyac. liniei svyazi.
Uglovoe razreshenie otdel'nogo teleskopa opredelyaetsya
diametrom D ego zerkala, vyrazhennym v dlinah voln (radian). Dliny radiovoln v sotni tysyach i milliony raz bol'she dlin voln
optich. diapazona, i poetomu uglovoe razreshenie dazhe samyh krupnyh sovr. radioteleskopov
ne prevyshaet razresheniya nevooruzhennogo glaza, t.e. 1'. Problema issledovaniya struktury
radioistochnikov nebol'shih uglovyh razmerov byla reshena blagodarya sozdaniyu R. Prosteishii
R. sostoit iz dvuh otnositel'no nebol'shih antenn, arznesennyh na bol'shoe rasstoyanie
drug ot druga (ris. 1).
|
Ris. 1. Dvuhelementnyi radiointerferometr.
Signaly, prinyatye antennami A1 i A2,
peredayutsya po vysokochastotnomu kabelyu i
interferiruyut mezhdu soboi. Diagramma
napravlennosti interferometra sostoit
iz uzkih lepestkov.
|
Razreshenie takogo instrumenta opredelyaetsya ne razmerami antenn
D, a rasstoyaniem mezhdu nimi - dlinoi bazy B. Signaly ot issleduemogo radioistochnika
prinimayutsya antennami A1 i A2,
peredayutsya
po vysokochastotnomu kabelyu i summiruyutsya. Po mere rasprostraneniya signala po kabelyu
dlinoi l faza signala menyaetsya na . Poetomu dva signala,
dvigayas' navstrechu drug drugu, budut summirovat'sya to v faze, to v protivofaze. V
rezul'tate vdol' kabelya budut obrazovyvat'sya maksimumy i minimumy intensivnosti -
interferenc.
lepestki, analogichnye interferenc. lepestkam v interferometre Maikel'sona. No tol'ko
analogom ekrana v etom sluchae yavl. kabel'. Signaly ot radioistochnika prinimayutsya
v dostatochno
shirokoi polose chastot , poetomu maksimumy i minimumy na raznyh
volnah ne sovpadayut mezhdu soboi (ris. 2). Eto rashozhdenie budet tem bol'shim, chem
bol'she
polosa prinimaemyh chastot i chem dal'she maksimumy i minimumy otstoyat ot centra "ekrana".
V rezul'tate summarnaya interferenc. kartina imeet konechnoe chislo lepestkov , gde - chastota prinimaemogo izlucheniya. V otlichie
ot interferometra Maikel'sona, R. imeet nepodvizhnuyu bazu, i polozhenie interferenc.
kartiny
opredelyaetsya nachal'noi fazoi, t.e. raznost'yu hoda luchei (s - edinichnyi vektor). Chtoby uvidet' interferenc. lepestki, centr
interferenc.
kartiny nuzhno sproecirovat' na centr "ekrana" - sdvinut' v centarl'nuyu tochku C kabelya.
Dlya etogo v sootvetstvuyushee plecho interferometra vvodyat zaderzhku signala , kompensiruyushuyu zapazdyvanie signala . Po mere dvizheniya
ischtonika po nebesnoi sfere zaderzhku korrektiruyut i t.o. sohranyayut neizvestnym polozhenie
interferenc. lepestkov. Diagramma napravlennosti R. izrezana uzkimi lepestkami (ris.
1). Shirina interfernc. lepestka i oprpedelyaetsya
proekciei bazy na ploskost', perpendikulyarnuyu napravleniyu na istochnik.
|
Ris. 2. Summarnaya interferencionnaya kartina
imeet konechnoe chislo lepestkov (a). Shirina
interferencionnyh lepestkov zavisit ot dliny volny (b).
|
Na R., v otlichie ot odinochnogo radioteleskopa, poluchaetsya ne radioizobrazhenie ob'ekta,
a odna iz garmonik etogo izobrazheniya (sm. Aperturnogo
sinteza metod). Dlya polucheniya radioizobrazheniya ob'ekta neobhodimo prosummirovat'
vse garmoniki, poluchennye R. s bazami raznoi dliny i orientacii. Uglovoe razreshenie
sintezirov.
izobrazheniya budet sootvetstvovat' shirine interfernc. lepestka maks. bazy.
|
Ris. 3. Radiointerferometr s preobrazovaniem
signalov: 1 - usilitel' vysokoi chastoty, 2 -
smesitel', 3 - usilitel' promezhutochnoi chastoty,
4 - usilitel'-umnozhitel', 5 - geterodin,
6 - korrelyator.
|
Poteri v vysokochastotnom kabele i svyazannoe s nimi oslablanie signalov ogranichivayut
dliny baz R., osobenno na korotkih volnah. Poetomu prinyatye signaly snachala usilivayutsya,
preobrazovyvayutsya do nizkih chastot i lish' posle etogo peredayutsya po kabelyu (ris.
3) libo s pomosh'yu retranslyatora, analogichnogo retranslyatoru, ispol'zuemomu v televidenii.
Pri etom, chtoby ne poteryat' kogerenstnosti signalov i kontrolirovat' dlinu putei
ih rasprostraneniya (elektrich. dlinu putei), peredayutsya vspomagat. signaly. Dlina
bazy takih
R. mozhet sostavlyat' desyatki km, a uglovoe razreshenie - desyatye doli sekundy dugi.
Odanko dal'neishee uvelichenie bazy sopryazheno s trudnostyami peredachi signalov bez poteri
kogerentnosti,
slozhnost'yu kontrolya elektrich. dlin kanalov peredachi signalov i kompensacii bol'shih
zapazdyvanii signalov .
|
Ris. 4. Radiointerferometr so sverh dlinnoi bazoi
(nezavisimoi registraciei signalov): 1 - usilitel'
vysokoi chastoty, 2 - smesitel', 3 - usilitel'
videochastot, 4 - atomnyi standart chastoty, 5 -
magnitofon.
|
Dal'neishim etapom razvitiya radiointerferometrii yavilsya t.n. metod sverhdal'nei radiointerferometrii
(ris. 4). V etom sluchae prinyatye antennami R. signaly preobrazuyutsya s pomosh'yu
vysokostabil'nyh atomnyh standartov chastoty do nizkih chastot i registriruyutsya na
magn. lentu v vide otdel'nyh impul'sov, polozhenie k-ryh sootvetstvuet strogo opredelennomu
vremeni. Dalee s magn. lent v vychislit. centre sinhronno schityvayut signaly i peremnozhayut
ih mezhdu soboi dlya vydeleniya signala ot istchonika. Antenny R. pri takoi metodike
ne
svyazany kabelem, i rasstoyanie mezhdu nimi mozhet byt' sdelanoskol' ugodno bol'shim.
Otnositel'noe zhe zapazdyvanie signalov legko kompensiruetsya vvedeniem zaderzhki v
schityvanie
sootvetstvuyushego signala. V processe obrabotki dannyh nablyudenii zaderzhka ustanavlivaetsya
programmoi. Poluchaemyi v rezul'tate obrabotki signal sootvetstvuet opredelennoi prostranstv.
garmonike issleduemogo ob'ekta. R. so sverhdlinnymi bazami nashli shirokoe primenenie
dlya resheniya kak astronomich., tak i prikladnyh zadach astronavigacii, astrometrii,
geodezii,
sluzhbe vremeni i t.d. Sistematich. nablyudeniya provodyatsya na global'noi seti R., vklyuchayushei
radioteleskopy SSSR, FRG, Velikobritanii, Shvecii, SShA, Avstralii i dr. stran (ris.
5). Na volne 1,35 sm dostignuto predel'noe uglovoe razreshenie < 100 mks dugi. Primenenie
R. otkrylo novuyu stranicu astronomii - stali dostupny dlya issledovnaii struktury
yader
kvazarov, radiogalaktik, oblasti obrazovaniya zvezd i planetnyh sistem. Na ris. 6
pokazano radioizobrazhenie central'noi oblasti seifertovskoi galaktiki NGC 1275, poluchennoe
na global'noi seti R. V techenie dvuh let udalos' zaregistrirovat' sushestvennye izmeneniya
v strukture central'noi oblasti NGC 1275 (ris. 6 a, b, v). . Okazalos', chto otnosit.
polozhenie komponentov struktury sohranyayutsya, menyaetsyalish' ih radioyarkost'. Postoyannoe
polozhenie komponentov struktury obuslovleno, po-vidimomu, strukturoi magn. polya galaktiki.
Primenenie R. sosverhdlinnymi bazami poluchilo dal'neishee razvitie v svyazi s retranslyaciei
signalov cherez ISZ. Pervyi eksperiment s dvumya radioteleskopami, raspolozhennymi v
SShA i Kanade, i sputnikom-retranslyatorom proshel uspeshno v 1976 g.
|
Ris. 5. Global'naya set' radiointerferometrov, rabotayushih na volne 1,35 sm.
|
Razrabatyvayutsya proekty po sozdaniyu kosmich. R., sochetayushego nazemnuyu set' radioteleskopov
s radioteleskopom na ISZ. Eto ne tol'ko pozvolit povysit' uglovoe razreshenie, no
i, chto bolee vazhno, izmerit' prakticheski vse prostranstv. chastoty, a sledovatel'no,
poluchit' tochnoe izobrazhenie kosmich. radioistochnikov.
Sushestvuet ryad faktorov, ogranichivayushih libo delayushih necelesoobraznymi sverhvysokie
uglovye razresheniya. Mezhzvezdnaya sreda vliyaet na rasprostranenie radiovoln - rasseivaet
prohodyashee radioizluchenie. Ugol rasseyaniya (uglovyh sekund), gde - dlina volny,
vyrazhennaya
v sm, b - galaktich. shirota ob'ekta. Dobivat'sya uglovogo razresheniya, prevyshayushego
Qras , necelesoobrazno.
|
Ris. 6. Struktura yadra seifertovskoi galaktiki
NGC 1275 na volne 1,35 sm, poluchennaya na global'noi
seti radiointerferometrov. Uglovoe razreshenie
ravno 250 mks dugi. Izobrazheniya a, b i v polucheny
s intervalami, ravnymi 0,7 goda.
|
V svyazi s etim dlya polucheniya predel'nogo razresheniya, napr. na volne 1 sm, dlina bazy
ne dolzhna prevyshat' 0,01 a.e., a na volne 1 m dolzhna byt' menshe 104
km. S drugoi storony, realizaciya stol' vysokogo razresheniya trebuet ochen' vysokoi
chuvstvitel'nosti priemnikov izlucheniya. Plotnost' potoka radioizlucheniya , gde Tb - yarkostnaya temperatura ob'ekta v K, -
telesnyi ugol, pod k-rym viden radioistochnik. Esli prinyat' dlya ryada istochnikov sinhrotronnogo
izlucheniya Tb ~ 1012 K i uglovye
razmery men'she predel'nogo uglovogo razresheniya, to plotnosti potokov ot istochnikov
sostavyat mYan na volne 1 sm. T.o., chtoby realizovat' predel'noe
uglovoe
razreshenie na volne 1 sm, neobhodimo imet' radioteleskopy neobychaino vysokoi chuvstvitel'nosti,
t.e. ochen' bol'shih razmerov (~ 100 m).
Dlya istochnikov mazernogo izlucheniya na volne 1,35 sm (radioliniya vodyanogo para) yarkostnaya
temperatura mozhet dostigat' 1016 K i predel'noe uglovoe
razreshenie - 10-6 sekundy dugi.
Lit.:
Matveenko L.I., Kardashev N.S., Sholomickii G.B., O radiointerferometre s bol'shoi bazoi,
"Izv. vysshih uchebnyh zavedenii" , 1965, t. 8, N 4, s. 651; Matveenko L.I., Radioastronomiya,
M., 1977 (Itogi nauki i tehniki. Ser. Astronomiya, t. 13).
(L.I. Matveenko)
- Re: Radiointerferometr
(V. N. Kargaev,
25.02.2013 22:47, 190 Bait)
Dobryi den', menya interesuet -kto v Rossii zanimaetsya radiointerferometrami, ih proektirovaniem, ekspluataciei, uchastiem v mezhdunarodnyh proektah i t.p.
S uvazheniem,
Vadim
- Re: Radiointerferometr
(S. I. Kukrin,
2.03.2013 15:43, 35 Bait)
tozhe ne nashel,kto etim zanimaetsya..