Κεραίες όχι για επικοινωνία: το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο. Σε τι χρησιμεύουν τα ραδιοτηλεσκόπια;

→

Το ραδιοτηλεσκόπιο είναι ένας τύπος τηλεσκοπίου που χρησιμοποιείται για τη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας αντικειμένων. Επιτρέπει τη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας αστρονομικών αντικειμένων στο εύρος συχνοτήτων φορέα από δεκάδες MHz έως δεκάδες GHz. Με τη βοήθεια ενός ραδιοτηλεσκοπίου, οι επιστήμονες μπορούν να λάβουν τη δική του ραδιοεκπομπή του αντικειμένου και, με βάση τα ληφθέντα δεδομένα, να μελετήσουν τα χαρακτηριστικά του, όπως οι συντεταγμένες των πηγών, η χωρική δομή, η ένταση της ακτινοβολίας, καθώς και το φάσμα και η πόλωση.

Για πρώτη φορά, η ραδιοδιαστημική ακτινοβολία ανακαλύφθηκε το 1931 από τον Karl Jansky, έναν Αμερικανό ραδιομηχανικό. Ενώ μελετούσε τις ατμοσφαιρικές ραδιοπαρεμβολές, ο Jansky ανακάλυψε σταθερό ραδιοφωνικό θόρυβο. Εκείνη την εποχή, ο επιστήμονας δεν μπορούσε να εξηγήσει ακριβώς την προέλευσή του και ταύτισε την πηγή του με τον Γαλαξία, δηλαδή με το κεντρικό του τμήμα, όπου βρίσκεται το κέντρο του γαλαξία. Μόνο στις αρχές της δεκαετίας του 1940, το έργο του Jansky συνεχίστηκε και συνέβαλε στην περαιτέρω ανάπτυξη της ραδιοαστρονομίας.

Το ραδιοτηλεσκόπιο αποτελείται από ένα σύστημα κεραίας, ένα ραδιόμετρο και εξοπλισμό καταγραφής. Το ραδιόμετρο είναι μια συσκευή λήψης που μετρά την ισχύ της ακτινοβολίας χαμηλής έντασης στην περιοχή ραδιοκυμάτων (μήκη κύματος από 0,1 mm έως 1000 m). Με άλλα λόγια, το ραδιοτηλεσκόπιο καταλαμβάνει τη θέση χαμηλότερης συχνότητας σε σύγκριση με άλλα όργανα που μελετούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (για παράδειγμα, τηλεσκόπιο υπέρυθρων, τηλεσκόπιο ακτίνων Χ κ.λπ.).

Η κεραία είναι μια συσκευή για τη συλλογή ραδιοεκπομπών από ουράνια αντικείμενα. Τα χαρακτηριστικά Sonny οποιασδήποτε κεραίας είναι: η ευαισθησία (δηλαδή το ελάχιστο δυνατό σήμα για ανίχνευση), καθώς και η γωνιακή ανάλυση (δηλαδή η δυνατότητα διαχωρισμού της ακτινοβολίας από πολλές πηγές ραδιοφώνου που βρίσκονται κοντά η μία στην άλλη).

Είναι πολύ σημαντικό το ραδιοτηλεσκόπιο να έχει υψηλή ευαισθησία και καλή ανάλυση, καθώς αυτό είναι που καθιστά δυνατή την παρατήρηση μικρότερων χωρικών λεπτομερειών των υπό μελέτη αντικειμένων. Η ελάχιστη πυκνότητα ροής DP, η οποία καταγράφεται, καθορίζεται από τη σχέση:
DP=P/(S\sqrt(Dft))
όπου P είναι η εγγενής ισχύς θορύβου του ραδιοτηλεσκοπίου, S είναι η ενεργός περιοχή της κεραίας, Df είναι η ζώνη συχνοτήτων που λαμβάνεται, t είναι ο χρόνος συσσώρευσης σήματος.

Οι κεραίες που χρησιμοποιούνται στα ραδιοτηλεσκόπια μπορούν να χωριστούν σε διάφορους κύριους τύπους (η ταξινόμηση γίνεται ανάλογα με το εύρος μήκους κύματος και τον σκοπό):
Κεραίες πλήρους διαφράγματος:παραβολικές κεραίες (χρησιμοποιούνται για παρατήρηση σε μικρά κύματα, τοποθετημένες σε περιστροφικές συσκευές), ραδιοτηλεσκόπιο με σφαιρικούς καθρέφτες (εύρος κυμάτων έως 3 cm, σταθερή κεραία· η κίνηση στο χώρο της δέσμης της κεραίας πραγματοποιείται με ακτινοβολία διαφορετικών τμημάτων του καθρέφτη ), ραδιοτηλεσκόπιο Kraus (μήκος κύματος 10 cm, σταθερό κατακόρυφα τοποθετημένο σφαιρικό κάτοπτρο, στο οποίο κατευθύνεται η ακτινοβολία της πηγής χρησιμοποιώντας επίπεδο καθρέφτη ρυθμισμένο σε μια ορισμένη γωνία), κεραίες περισκοπίου (μικρές στην κατακόρυφη κατεύθυνση και μεγάλες στην οριζόντια κατεύθυνση);
Κενές κεραίες διαφράγματος(δύο τύποι ανάλογα με τη μέθοδο αναπαραγωγής εικόνας: διαδοχική σύνθεση, σύνθεση διαφράγματος - βλέπε παρακάτω). Το απλούστερο όργανο αυτού του τύπου είναι ένα απλό ραδιοσυμβολόμετρο (ένα διασυνδεδεμένο σύστημα δύο ραδιοτηλεσκοπίων για ταυτόχρονη παρατήρηση μιας ραδιοφωνικής πηγής: έχει υψηλότερη ανάλυση, για παράδειγμα: Συμβολόμετρο σύνθεσης διαφράγματος στο Cambridge, Αγγλία, μήκος κύματος 21 cm). Άλλοι τύποι κεραιών: σταυρός (Mills cross με σειριακή σύνθεση στο Molongo, Αυστραλία, μήκος κύματος 73,5 cm), δακτύλιος (όργανο τύπου διαδοχικής σύνθεσης στο Kalgoor, Αυστραλία, μήκος κύματος 375 cm), σύνθετο συμβολόμετρο (συμβολόμετρο με σύνθεση διαφράγματος στο Flers, Αυστραλία, μήκος κύματος 21).

Οι πιο ακριβείς στη λειτουργία είναι οι παραβολικές κεραίες πλήρους περιστροφής. Στην περίπτωση χρήσης τους, η ευαισθησία του τηλεσκοπίου ενισχύεται λόγω του γεγονότος ότι μια τέτοια κεραία μπορεί να κατευθυνθεί σε οποιοδήποτε σημείο του ουρανού, συσσωρεύοντας ένα σήμα από μια ραδιοφωνική πηγή. Ένα τέτοιο τηλεσκόπιο ξεχωρίζει τα σήματα των κοσμικών πηγών στο φόντο των διαφόρων θορύβων. Ο καθρέφτης αντανακλά τα ραδιοκύματα, τα οποία εστιάζονται και συλλαμβάνονται από τον ακτινοβολητή. Ο ακτινοβολητής είναι ένα δίπολο μισού κύματος που δέχεται ακτινοβολία δεδομένου μήκους κύματος. Το κύριο πρόβλημα με τη χρήση ραδιοτηλεσκοπίων με παραβολικά κάτοπτρα είναι ότι ο καθρέφτης παραμορφώνεται υπό την επίδραση της βαρύτητας κατά την περιστροφή. Εξαιτίας αυτού, σε περίπτωση αύξησης της διαμέτρου πάνω από περίπου 150 m, οι αποκλίσεις στις μετρήσεις αυξάνονται. Ωστόσο, υπάρχουν πολύ μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια που λειτουργούν με επιτυχία εδώ και πολλά χρόνια.

Μερικές φορές, για πιο επιτυχημένες παρατηρήσεις, χρησιμοποιούνται πολλά ραδιοτηλεσκόπια, εγκατεστημένα σε μια ορισμένη απόσταση το ένα από το άλλο. Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται ραδιοσυμβολόμετρο (βλ. παραπάνω). Η αρχή της λειτουργίας του είναι η μέτρηση και η καταγραφή των ταλαντώσεων του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, που δημιουργούνται από μεμονωμένες ακτίνες στην επιφάνεια ενός καθρέφτη ή σε άλλο σημείο από το οποίο διέρχεται η ίδια δέσμη. Μετά από αυτό, οι εγγραφές προστίθενται λαμβάνοντας υπόψη τη μετατόπιση φάσης.

Εάν η διάταξη της κεραίας δεν είναι συνεχής, αλλά απέχει σε αρκετά μεγάλη απόσταση, τότε θα ληφθεί ένας καθρέφτης μεγάλης διαμέτρου. Ένα τέτοιο σύστημα λειτουργεί με βάση την αρχή της "σύνθεσης διαφράγματος". Σε αυτή την περίπτωση, η ανάλυση καθορίζεται από την απόσταση μεταξύ των κεραιών και όχι από τη διάμετρό τους. Έτσι, αυτό το σύστημα επιτρέπει να μην κατασκευάζονται τεράστιες κεραίες, αλλά να τα βγάλετε πέρα ​​με τουλάχιστον τρεις, που βρίσκονται σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Ένα από τα πιο διάσημα συστήματα αυτού του είδους είναι το VLA (Very Large Array). Αυτή η συστοιχία βρίσκεται στην πολιτεία του Νέου Μεξικού των ΗΠΑ. Το "Very Large Grid" δημιουργήθηκε το 1981. Το σύστημα αποτελείται από 27 πλήρεις περιστρεφόμενες παραβολικές κεραίες, οι οποίες βρίσκονται κατά μήκος δύο γραμμών που σχηματίζουν το γράμμα «V». Η διάμετρος κάθε κεραίας φτάνει τα 25 μέτρα. Κάθε κεραία μπορεί να πάρει μία από τις 72 θέσεις, κινούμενη κατά μήκος των σιδηροδρομικών γραμμών. Το VLA είναι τόσο ευαίσθητο όσο μια κεραία με διάμετρο 136 χιλιομέτρων και ξεπερνά τα καλύτερα οπτικά συστήματα σε γωνιακή ανάλυση. Δεν είναι τυχαίο ότι το VLA χρησιμοποιήθηκε για την αναζήτηση νερού στον Ερμή, ραδιοστεφάνες γύρω από αστέρια και άλλα φαινόμενα.

Με το σχεδιασμό τους, τα ραδιοτηλεσκόπια είναι συνήθως ανοιχτά. Αν και σε ορισμένες περιπτώσεις, προκειμένου να προστατευθεί ο καθρέφτης από καιρικά φαινόμενα (μεταβολές θερμοκρασίας και φορτία ανέμου), το τηλεσκόπιο τοποθετείται μέσα σε θόλο: συμπαγές (Highstack Observatory, ραδιοτηλεσκόπιο 37 m) ή με συρόμενο παράθυρο (11 m ραδιοτηλεσκόπιο στο Kitt Peak, ΗΠΑ).

Επί του παρόντος, οι προοπτικές για τη χρήση ραδιοτηλεσκοπίων έγκεινται στο γεγονός ότι καθιστούν δυνατή τη δημιουργία επικοινωνίας μεταξύ κεραιών που βρίσκονται σε διαφορετικές χώρες και ακόμη και σε διαφορετικές ηπείρους. Τέτοια συστήματα ονομάζονται ραδιοσυμβολόμετρα πολύ μεγάλης γραμμής βάσης (VLBI). Ένα δίκτυο 18 τηλεσκοπίων χρησιμοποιήθηκε το 2004 για την παρακολούθηση του Huygens που προσγειώθηκε στο φεγγάρι του Κρόνου Τιτάνα. Ο σχεδιασμός του συστήματος ALMA, που αποτελείται από 64 κεραίες, βρίσκεται σε εξέλιξη. Η προοπτική για το μέλλον είναι η εκτόξευση κεραιών συμβολομέτρων στο διάστημα.

Ένα σύγχρονο ραδιοτηλεσκόπιο είναι μια πολύ περίπλοκη συσκευή, που αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα κύρια στοιχεία: κεραίες, συστήματα για τη μετακίνηση της κεραίας σε κάθετα και οριζόντια επίπεδα, μια συσκευή λήψης, μια συσκευή προεπεξεργασίας για το λαμβανόμενο σήμα και μια συσκευή ελέγχου κεραίας . Το πλανητικό ραντάρ, εκτός από τα παραπάνω στοιχεία, διαθέτει και συσκευή εκπομπής και διαμόρφωσης, καθώς και σύστημα συγχρονισμού.

Τα πλανητικά ραντάρ με απενεργοποιημένους πομπούς χρησιμοποιούνται συνήθως ως ραδιοτηλεσκόπια για την παρατήρηση ραδιοεκπομπών από πλανήτες και άλλα ουράνια σώματα. Σε αυτήν την περίπτωση, ο δέκτης ραντάρ είτε μεταβαίνει από τη λειτουργία λήψης στενής ζώνης στη λειτουργία λήψης ευρείας ζώνης, είτε ένας ειδικός δέκτης ραδιοαστρονομίας - ένα ραδιόμετρο - είναι εγκατεστημένος στο τηλεσκόπιο.

Ας εξετάσουμε τις κύριες συσκευές των ραδιοτηλεσκοπίων και των πλανητικών ραντάρ (Εικ. 5).

Κεραίες.Μία από τις πιο σύνθετες συσκευές ενός σύγχρονου ραδιοτηλεσκοπίου και πλανητικού ραντάρ είναι το σύστημα κεραίας. Η κεραία συλλέγει την ενέργεια της εκπομπής ραδιοφώνου από μια ουράνια πηγή και τη μεταδίδει σε μια συσκευή λήψης. Όσο μεγαλύτερες είναι οι γραμμικές διαστάσεις της κεραίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα ραδιοενέργειας που συλλέγεται από την κεραία. Με την αύξηση των γραμμικών διαστάσεων της κεραίας, το μοτίβο ακτινοβολίας της στενεύει, δηλαδή μειώνεται η γωνία εντός της οποίας η κεραία λαμβάνει αποτελεσματικά την εκπομπή ραδιοφώνου. Αυτό αυξάνει την ανάλυση της κεραίας ως προς τη γωνία και αυξάνει το κέρδος της. Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου προσπαθούν να δημιουργήσουν κεραίες των μεγαλύτερων δυνατών μεγεθών για τη μελέτη πηγών ραδιοεκπομπών με μικρές γωνιακές διαστάσεις.

Οι κεραίες ραδιοαστρονομίας μπορούν να χωριστούν κατ' αναλογία με τα οπτικά τηλεσκόπια σε δύο ομάδες - ραδιοανακλαστήρες (μονές κεραίες) και ραδιοδιαθλαστές (κεραίες πολλαπλών στοιχείων). Στους ραδιοανακλαστήρες, η ροή ραδιοεκπομπών συλλέγεται και εστιάζει από ένα σύστημα «καθρέφτη». Το εστιασμένο σήμα εισέρχεται στον ακτινοβολητή και μεταδίδεται στη συσκευή λήψης μέσω της διαδρομής τροφοδοσίας που συνδέει την κεραία με τη συσκευή λήψης. Στους ραδιοδιαθλαστές, η ροή ραδιοεκπομπών λαμβάνεται από ξεχωριστές κεραίες και στη συνέχεια προστίθεται στη διαδρομή τροφοδοσίας.

Στη ραδιοαστρονομία χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι κεραιών ανακλαστήρα: παραβολικές, σφαιρικές, κόρνας, περισκοπικές, μεταβλητού προφίλ. Οι διαθλαστικές κεραίες περιλαμβάνουν διάφορους τύπους συμβολομετρικών συστημάτων, κεραίες εντός φάσης, συστοιχίες φάσεων και σταυροειδείς κεραίες. Τα κύρια χαρακτηριστικά των κεραιών ορισμένων σοβιετικών και ξένων τηλεσκοπίων δίνονται στον Πίνακα. 2.

παραβολικές κεραίες.Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μεταξύ των κεραιών ανακλαστήρα είναι οι παραβολικές. Αυτές οι κεραίες έχουν το αντίστοιχό τους στην οπτική - έναν προβολέα με έναν παραβολικό ανακλαστήρα, στον οποίο το φως από μια «σημειακή» πηγή μετατρέπεται σε παράλληλη δέσμη. Σε μια παραβολική κεραία, η διαδικασία πηγαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση - ένα παράλληλο ρεύμα ραδιοεκπομπής εστιάζει από έναν καθρέφτη στο επίκεντρο του παραβολοειδούς, όπου λαμβάνεται από την τροφοδοσία.

Οι παραβολικές κεραίες που χρησιμοποιούνται στη ραδιοαστρονομία είναι εντυπωσιακές σε μέγεθος (Εικ. 6 και 7). Το μεγαλύτερο παραβολικό ραδιοτηλεσκόπιο πλήρους περιστροφής στη Γη έχει κάτοπτρο με διάμετρο 100 μ. Η κεραία του περιστρέφεται 360 ° στο αζιμούθιο και 90 ° σε υψόμετρο. Το βάρος της δομής της κεραίας είναι 3200 τόνοι.

Οι παραβολικές κεραίες μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε περιορισμένο εύρος μηκών κύματος: είναι απολύτως αδύνατο να δημιουργηθεί μια παραβολική επιφάνεια, με αποτέλεσμα η ανομοιομορφία της επιφάνειας του παραβολοειδούς, όταν λειτουργεί σε πολύ μικρά μήκη κύματος, αρχίζει να υποβαθμίζει τις ιδιότητες εστίασης του την κεραία. Αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί σε επιδείνωση της απόδοσης της κεραίας, δηλαδή σαν να μειώνεται η περιοχή ανοίγματος της κεραίας που συλλέγει τη ροή εκπομπής ραδιοφώνου. Και επειδή το μοτίβο ακτινοβολίας της κεραίας επεκτείνεται με την αύξηση του μήκους κύματος και σε ένα ορισμένο μήκος κύματος δεν είναι πλέον κατάλληλο να χρησιμοποιείται αυτή η κεραία για παρατηρήσεις (καθώς το κέρδος της μειώνεται), οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου χρησιμοποιούν άλλους τύπους κεραιών για μετρήσεις μεγαλύτερου μήκους κύματος.

Ωστόσο, ακόμη και στα ίδια σχέδια παραβολικών κεραιών, το ελάχιστο μήκος κύματος στο οποίο η κεραία εξακολουθεί να λειτουργεί αποτελεσματικά μπορεί να είναι διαφορετικό. Αυτό εξαρτάται από τη φροντίδα που λαμβάνεται κατά την κατασκευή της επιφάνειας του καθρέφτη και από την παραμόρφωση του καθρέφτη όταν αλλάζει ο προσανατολισμός του στο χώρο, καθώς και από τη δράση των θερμικών και αιολικών φορτίων. Έτσι, για παράδειγμα, ο καθρέφτης διαμέτρου 22 μέτρων της κεραίας RT-22 του Αστροφυσικού Παρατηρητηρίου της Κριμαίας είναι πιο ακριβής από τον καθρέφτη κεραίας παρόμοιων διαστάσεων στο Pushchino (Φυσικό Ινστιτούτο της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ).

Οι παραβολικές κεραίες που λειτουργούν στην περιοχή κυμάτων χιλιοστών έχουν διάμετρο που δεν υπερβαίνει τα 25 μ. Οι μεγαλύτερες κεραίες λειτουργούν αποτελεσματικά στο εύρος των εκατοστών. Η κεραία RT-22 του Αστροφυσικού Παρατηρητηρίου της Κριμαίας μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά σε μήκη κύματος όχι μικρότερα από 4 mm. Η κεραία των 11 μέτρων του Εθνικού Ραδιοαστρονομικού Παρατηρητηρίου των Η.Π.Α., που είναι τοποθετημένη στο Mount Kitt Peak, λειτουργεί σε όριο μήκους κύματος 1,2 mm. Για να μειωθούν οι θερμοκρασιακές παραμορφώσεις του καθρέφτη, η κεραία αυτού του ραδιοτηλεσκοπίου βρίσκεται κάτω από έναν θόλο με διάμετρο 30 m (κατά τη διάρκεια των μετρήσεων, ο θόλος ανοίγει μερικώς).

σφαιρικές κεραίες.Υπάρχουν μόνο λίγες στον κόσμο (κεραίες ραδιοαστρονομίας με σφαιρικό καθρέφτη. Αυτές οι κεραίες ονομάζονται επίσης "γήινα μπολ", καθώς ο σφαιρικός ανακλαστήρας σε αυτά βρίσκεται στην επιφάνεια της Γης και το σχέδιο της κεραίας μετατοπίζεται μετακινώντας Η μεγαλύτερη κεραία αυτού του τύπου (με διάμετρο ανοίγματος 305 m) βρίσκεται στο νησί Πουέρτο Ρίκο στη Νότια Αμερική (αστεροσκοπείο Arecibo).

Οι κεραίες με σφαιρικούς καθρέφτες εστιάζουν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία λιγότερο αποτελεσματικά από τις παραβολικές κεραίες, αλλά έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορούν να παρακολουθούν (σαρώνουν) τον ουρανό σε μεγαλύτερη στερεά γωνία (χωρίς να στρέφουν τον ίδιο τον καθρέφτη, αλλά μόνο μετατοπίζοντας τον ανακλαστήρα από την εστία του καθρέφτης). Έτσι, η κεραία στο Arecibo σάς επιτρέπει να μετατοπίσετε το μοτίβο ακτινοβολίας εντός 20 ° σε σχέση με το ζενίθ προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Ο καθρέφτης του αποτελείται από μεταλλικές ασπίδες που καλύπτουν τον πυθμένα ενός εξαφανισμένου ηφαιστείου. Τα καλώδια τεντώνονται σε τρία γιγάντια στηρίγματα, κατά μήκος των οποίων κινείται ένα ειδικό βαγόνι με ακτινοβολητές και άλλο ραδιοεξοπλισμό εγκατεστημένο σε αυτό (δείτε το πρώτο εξώφυλλο). Η κεραία μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά σε μήκος κύματος τουλάχιστον 10 cm (σε αυτό το μήκος κύματος, το σχέδιο ακτινοβολίας της έχει πλάτος 1,5'). Η κεραία στο Arecibo πριν από την ανακατασκευή είχε μια σφαιρική επιφάνεια από μεταλλικό πλέγμα και μπορούσε να λειτουργήσει αποτελεσματικά μόνο στο τμήμα μακρών κυμάτων του δεκατιανού εύρους (λάμδα > 50 cm). Η κεραία Areciba χρησιμοποιείται και ως πλανητική κεραία ραντάρ, που λειτουργεί σε μήκος κύματος 12,5 cm και έχει μέση ισχύ 450 kW.

Το Αστροφυσικό Παρατηρητήριο Byurakan έχει τη σφαιρική κεραία με το μικρότερο μήκος κύματος με σταθερό κάτοπτρο, η διάμετρος του οποίου είναι 5 μ. Η κεραία είναι ένα πρωτότυπο του μελλοντικού μπολ 200 μέτρων που σχεδιάστηκε για το Παρατηρητήριο Byurakan, το οποίο, σύμφωνα με υπολογισμούς, θα έχει μέγιστο μήκος κύματος 3 cm.

Κεραίες κόρνας.Σε αντίθεση με τις κεραίες με κόρνα καθρέφτη (σφαιρικές και παραβολικές) αποτελούνται από μία τροφοδοσία. Υπάρχουν λίγες ραδιοαστρονομικές κεραίες αυτού του τύπου στη Γη. Λόγω του γεγονότος ότι τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια, αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται για ακριβείς μετρήσεις των ροών ραδιοεκπομπών ορισμένων πηγών, οι οποίες λαμβάνονται ως αναφορά από τους αστρονόμους ραδιοφώνου. Χρησιμοποιώντας μια κεραία, η ροή ραδιοεκπομπών της πηγής Cassiopeia A μετρήθηκε με ακρίβεια και ανακαλύφθηκε το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων. Το νεφέλωμα Cassiopeia A είναι μια από τις πιο ισχυρές πηγές ραδιοεκπομπών και χρησιμοποιείται ευρέως από αστρονόμους ραδιοφώνου για βαθμονομήσεις κεραιών ως πηγή αναφοράς.

κεραίες περισκοπίου.Στη ραδιοαστρονομία έχουν βρει ευρεία εφαρμογή και οι περισκοπικές κεραίες, το πλεονέκτημα της οποίας είναι ότι, με σχετικά μεγάλες διαστάσεις, έχουν αρκετά καλή απόδοση. Οι κεραίες αυτού του τύπου αποτελούνται από τρία στοιχεία: έναν επίπεδο καθρέφτη που περιστρέφεται καθ' ύψος. εστιάζοντας το πρωτεύον κάτοπτρο (με τη μορφή σφαιρικού ή παραβολικού κυλίνδρου) και τροφοδοσία.

Ένας σφαιρικός ή «παραβολικός καθρέφτης» εστιάζει τη ραδιοεκπομπή στο οριζόντιο και κάθετο επίπεδο. Δεδομένου ότι οι γραμμικές διαστάσεις τέτοιων κεραιών στην οριζόντια κατεύθυνση είναι πολύ μεγαλύτερες από ό,τι στην κατακόρυφη κατεύθυνση, το πλάτος του σχεδίου κεραίας στο οριζόντιο επίπεδο είναι σημαντικά μικρότερο από το πλάτος του σχεδίου από ό,τι στο κατακόρυφο επίπεδο. Η περισκοπική κεραία με το μικρότερο μήκος κύματος κατασκευάστηκε στο αστεροσκοπείο του Ραδιοφυσικού Ινστιτούτου Γκόρκι. Λειτουργεί αποτελεσματικά σε μήκη κύματος 1 mm. Σε μήκος κύματος 4 mm, το πλάτος δέσμης αυτής της κεραίας είναι 45" στο οριζόντιο επίπεδο και 8' στο κατακόρυφο επίπεδο.

Κεραίες μεταβλητού προφίλ.Κοντά στο χωριό Zelenchukskaya, στην επικράτεια της Σταυρούπολης, άρχισε να λειτουργεί το ραδιοτηλεσκόπιο RATAN-600 (Εικ. 8). Η διάταξη του συστήματος κεραίας του μοιάζει με εκείνη μιας κεραίας περισκοπίου. Ωστόσο, σε αντίθεση με το τελευταίο, ο κύριος καθρέφτης αυτής της κεραίας είναι επίπεδος στο κατακόρυφο επίπεδο. Παρά τις γιγάντιες διαστάσεις της (η διάμετρος του κύριου καθρέφτη είναι 588 m), αυτή η κεραία μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά σε μήκος κύματος 8 mm.

Ας εξετάσουμε τώρα τους διάφορους τύπους διαθλαστικών κεραιών που χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά σε μετρικά κύματα.

κεραίες σε φάση.Αυτές οι κεραίες αποτελούνται από ξεχωριστές τροφοδοσίες μισού κύματος (δίπολα), οι οποίες συνθέτουν έναν καμβά που έχει Π ακτινοβολητές προς μία κατεύθυνση και Μ ακτινοβολητές στην ορθογώνια κατεύθυνση. Η απόσταση μεταξύ του ακτινοβολητή και στις δύο ορθογώνιες κατευθύνσεις είναι ίση με το μισό του μήκους κύματος. Χρησιμοποιώντας μια κεραία αυτού του τύπου, αποτελούμενη από 64 δίπολα, πραγματοποιήθηκε το πρώτο ραντάρ της Σελήνης σε μήκος κύματος 2,5 m.

Στις κεραίες κοινής λειτουργίας, η άθροιση των σημάτων από μεμονωμένες τροφοδοσίες πραγματοποιείται στη διαδρομή τροφοδοσίας. Επιπλέον, αρχικά συνοψίζονται τα σήματα από τους ακτινοβολητές που βρίσκονται στην ίδια σειρά και στη συνέχεια εκτελείται ήδη η άθροιση κατά ορόφους (ή αντίστροφα). Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των τροφοδοτήσεων σε μια σειρά, τόσο στενότερο είναι το σχέδιο ακτινοβολίας της κεραίας σε ένα επίπεδο που διέρχεται κατά μήκος της σειράς αυτών των διπόλων. Οι ενδοφασικές κεραίες είναι στενής ζώνης, δηλαδή, στην πράξη, μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε ένα μήκος κύματος.

Η κεραία του Κέντρου Επικοινωνιών Βαθύ Διαστήματος της ΕΣΣΔ, που αποτελείται από 8 παραβολικές κεραίες διατεταγμένες 4 στη σειρά (Εικ. 9), έχει σχεδόν 8 φορές υψηλότερο κέρδος από το κέρδος μιας ξεχωριστής παραβολικής κεραίας. Αυτή η πολύπλοκη κεραία είναι κατασκευασμένη με βάση την αρχή μιας συστοιχίας κεραιών σε φάση.

Διασταυρούμενες κεραίες.Μια περαιτέρω ανάπτυξη κεραιών αυτού του τύπου ήταν οι σταυροειδείς κεραίες. . Δεν χρησιμοποιούν pCht τροφοδοτεί, όπως στις κεραίες κοινής λειτουργίας, και Π+ tακτινοβολητές. Αυτές οι κεραίες Π ακτινοβολητές βρίσκεται σε μία κατεύθυνση, και tακτινοβολητές σε διεύθυνση κάθετη σε αυτό. Με κατάλληλη φάση υψηλής συχνότητας, μια τέτοια κεραία έχει σχήμα ακτινοβολίας (στα παραπάνω επίπεδα) παρόμοιο με αυτό μιας κεραίας που αποτελείται από pCht ακτινοβολητές. Ωστόσο, το κέρδος μιας τέτοιας εγκάρσιας κεραίας είναι μικρότερο από αυτό των αντίστοιχων κεραιών κοινής λειτουργίας (που αποτελούνται από pCht ακτινοβολητές). Τέτοιες κεραίες αναφέρονται συχνά ως κεραίες ανοιχτού ανοίγματος. (Σε κεραίες κοινής λειτουργίας ή με πλήρες διάφραγμα (pChtακτινοβολητές), για να αλλάξετε την κατεύθυνση του σχεδίου ακτινοβολίας στο χώρο, είναι απαραίτητο να περιστρέψετε το επίπεδο των ακτινοβολητών περιστρέφοντας την κινητή βάση.)

Σε φάσεις συστοιχίες και κεραίες με κενό άνοιγμα, μια αλλαγή στην κατεύθυνση του σχεδίου ακτινοβολίας σε ένα από τα επίπεδα πραγματοποιείται συνήθως λόγω αλλαγής των σχέσεων φάσης στη διαδρομή τροφοδοσίας και στο άλλο επίπεδο - λόγω της μηχανική περιστροφή του συστήματος κεραίας.

Η μεγαλύτερη σταυροειδής κεραία στο εύρος των δεκαμέτρων είναι η κεραία του ραδιοτηλεσκοπίου UTR-2 του Ινστιτούτου Ραδιομηχανικής και Ηλεκτρονικής του Χάρκοβο (Εικ. 10). Αυτό το σύστημα κεραίας αποτελείται από 2040 ευρυζωνικές σταθερές τροφοδοσίες, που βρίσκονται παράλληλα με την επιφάνεια της γης και σχηματίζουν δύο βραχίονες - «βορρά-νότου» και «δύση-ανατολή».

Συμβολόμετρα.Ξεχωριστή θέση μεταξύ των συστημάτων κεραιών καταλαμβάνουν τα παρεμβολόμετρα κεραίας. Το απλούστερο ραδιοσυμβολόμετρο αποτελείται από δύο κεραίες που συνδέονται με ένα καλώδιο υψηλής συχνότητας. τα σήματα από αυτά συνοψίζονται και αποστέλλονται στη συσκευή λήψης. Όπως σε ένα οπτικό συμβολόμετρο, η διαφορά φάσης των λαμβανόμενων σημάτων καθορίζεται από τη διαφορά στη διαδρομή των ακτίνων, η οποία εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των κεραιών και την κατεύθυνση άφιξης των ραδιοφωνικών σημάτων (Εικ. 11).

Λόγω της κίνησης της ραδιοφωνικής πηγής στην ουράνια σφαίρα, συμβαίνει ακριβώς η αλλαγή της διαφοράς φάσης των σημάτων που λαμβάνουν οι κεραίες του ραδιοσυμβολόμετρου. Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση μέγιστων και ελάχιστων σημάτων παρεμβολής. Η μετακίνηση της πηγής ραδιοεκπομπής σε μια ορισμένη γωνία, στην οποία το μέγιστο του σήματος παρεμβολής στο ραδιοσυμβολόμετρο θα αλλάξει το ελάχιστο, είναι ισοδύναμο με το πλάτος του σχεδίου ακτινοβολίας του. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις μονές κεραίες, το ραδιοσυμβολόμετρο έχει ένα σχέδιο ακτινοβολίας πολλαπλών λοβών σε ένα επίπεδο που διέρχεται κατά μήκος της βάσης του συμβολόμετρου. Όσο στενότερο είναι το πλάτος του λοβού παρεμβολής, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση (βάση) μεταξύ των κεραιών. (Σε ένα επίπεδο ορθογώνιο στη βάση του συμβολόμετρου, το σχέδιο ακτινοβολίας καθορίζεται από τις διαστάσεις της μονής κεραίας αυτού του συμβολόμετρου.)

Προς το παρόν, η δημιουργία γεννητριών συχνότητας υψηλής σταθερότητας έχει καταστήσει δυνατή την εφαρμογή ραδιοσυμβολομετρίας με ανεξάρτητη λήψη. Σε αυτό το σύστημα, τα σήματα υψηλής συχνότητας λαμβάνονται από καθεμία από τις δύο κεραίες και μετατρέπονται ανεξάρτητα σε χαμηλότερες συχνότητες χρησιμοποιώντας σήματα από εξαιρετικά σταθερά πρότυπα ατομικής συχνότητας.

Τα ανεξάρτητα συμβολόμετρα δέκτη λειτουργούν επί του παρόντος με γραμμές βάσης μεγαλύτερες από μια ήπειρο και έως 10.000 km. Η γωνιακή ανάλυση τέτοιων συμβολομέτρων έφθασε αρκετά δέκατα χιλιοστά του δευτερολέπτου τόξου.

δέκτες.Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός ραδιοτηλεσκοπίου και ενός πλανητικού ραντάρ είναι η ευαισθησία - η ελάχιστη ισχύς του λαμβανόμενου σήματος που μπορεί να καταγράψει ένα ραδιοτηλεσκόπιο ή ραντάρ. Η ευαισθησία εξαρτάται από τις παραμέτρους της συσκευής λήψης, τις παραμέτρους των κεραιών και τα χαρακτηριστικά του χώρου που περιβάλλει την κεραία. Η ραδιοαστρονομία λαμβάνει τόσο αδύναμα σήματα ραδιοεκπομπών που για να καταχωρηθούν αυτά τα σήματα, πρέπει να ενισχυθούν πολλές φορές. Σε αυτήν την περίπτωση, τόσο τα χρήσιμα σήματα όσο και οι παρεμβολές έχουν χαρακτήρα θορύβου. Αυτό περιπλέκει τον διαχωρισμό τους στη συσκευή λήψης.

Οι δέκτες των ραδιοτηλεσκοπίων - ραδιομέτρων, έχοντας υψηλή ευαισθησία, έχουν και υψηλή σταθερότητα των χαρακτηριστικών τους. Δεδομένου ότι η ευαισθησία του δέκτη καθορίζεται κυρίως από τα χαρακτηριστικά του τμήματος υψηλής συχνότητάς του, επομένως, δίνεται αυξημένη προσοχή στους κόμβους εισόδου του ραδιομέτρου. Για τη μείωση του επιπέδου θορύβου του δέκτη στις συσκευές εισόδου του, χρησιμοποιούνται ενισχυτές υψηλής συχνότητας "χαμηλού θορύβου" βασισμένοι σε σωλήνες οδεύοντος κύματος ή διόδους σήραγγας και χρησιμοποιούνται επίσης παραμετρικοί ή κβαντικοί παραμαγνητικοί ενισχυτές. Για να επιτευχθεί ακόμη υψηλότερη ευαισθησία του δέκτη, οι μονάδες υψηλής συχνότητάς του ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες (χρησιμοποιείται ως ψυκτικό υγρό άζωτο ή υγρό ήλιο). Το σύστημα ψύξης που χρησιμοποιεί υγρό ήλιο καθιστά δυνατή την επίτευξη θερμοκρασίας 5-10 ° K για τα εξαρτήματα υψηλής συχνότητας του δέκτη.

Οι δέκτες ραδιοαστρονομίας πρέπει να έχουν εύρος ζώνης εκατοντάδων megahertz ή ακόμα και πολλών χιλιάδων megahertz για να εξασφαλίζεται υψηλή ευαισθησία. Ωστόσο, οι δέκτες με τόσο μεγάλο εύρος ζώνης δεν είναι κατάλληλοι για όλες τις μελέτες. Έτσι, η μέτρηση στο ραδιοεύρος των φασμάτων απορρόφησης ορισμένων αερίων που βρίσκονται στις ατμόσφαιρες της Γης και των πλανητών (υδρατμοί, οξυγόνο, όζον κ.λπ.) απαιτεί μέγιστα εύρη ζώνης της τάξης των 50 MHz. Η ευαισθησία ενός τέτοιου δέκτη θα είναι σχετικά χαμηλή. Επομένως, σε τέτοιες μετρήσεις, η απαραίτητη ευαισθησία επιτυγχάνεται αυξάνοντας τον χρόνο συσσώρευσης σήματος στην έξοδο του ραδιομέτρου.

Ο επιτρεπόμενος χρόνος συσσώρευσης σήματος καθορίζεται από το σχήμα μέτρησης και τον χρόνο παρουσίας σημάτων ραδιοεκπομπής του μελετημένου ουράνιου σώματος στο οπτικό πεδίο της κεραίας του ραδιοτηλεσκοπίου. Με σύντομους χρόνους συσσώρευσης (ολοκλήρωσης), που υπολογίζονται σε δευτερόλεπτα ή δεκάδες δευτερόλεπτα, συνήθως πραγματοποιείται στα στοιχεία των φίλτρων εξόδου του ραδιομέτρου. Για μεγάλους χρόνους συσσώρευσης, οι λειτουργίες του ολοκληρωτή εκτελούνται από τον υπολογιστή.

Όλες οι μέθοδοι που περιγράφονται παραπάνω καθιστούν δυνατή τη μείωση του επιπέδου του εγγενούς θορύβου κατά εκατοντάδες και χιλιάδες φορές. Σε αυτήν την περίπτωση, το ραδιόμετρο μπορεί να μετρήσει την ένταση της εκπομπής ραδιοφώνου που αντιστοιχεί σε θερμοκρασία θορύβου 0,003-0,01°K (με χρόνο συσσώρευσης 1 s). Ωστόσο, όχι μόνο η συσκευή λήψης έχει το δικό της θόρυβο, αλλά και το σύστημα κεραίας-τροφοδότης, ο θόρυβος του οποίου εξαρτάται από πολλές παραμέτρους: θερμοκρασία, απόδοση κεραίας, απώλειες ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας στη διαδρομή τροφοδοσίας κ.λπ.

Στη ραδιοαστρονομία, η ένταση των σημάτων θορύβου συνήθως χαρακτηρίζεται από τη θερμοκρασία θορύβου. Αυτή η παράμετρος καθορίζεται από την ισχύ θορύβου στο εύρος ζώνης ίσο με 1 Hz. Όσο υψηλότερη είναι η απόδοση της κεραίας, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία θορύβου της και, κατά συνέπεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ευαισθησία του ραδιοτηλεσκοπίου.

Ραδιοπαρεμβολές.Η αύξηση της ευαισθησίας των ραδιοτηλεσκοπίων περιορίζεται από εξωτερικό θόρυβο φυσικής προέλευσης. Οι ανθρωπογενείς παρεμβολές μειώνονται σε μεγάλο βαθμό λόγω της επιλογής ζωνών συχνοτήτων ειδικά για έρευνα ραδιοαστρονομίας, στις οποίες απαγορεύεται η λειτουργία επίγειων και διαστημικών ραδιοφωνικών σταθμών και ραδιοφωνικών συστημάτων οποιουδήποτε σκοπού. Για να μειωθεί η επίδραση των βιομηχανικών παρεμβολών, τα ραδιοτηλεσκόπια βρίσκονται μακριά από βιομηχανικά κέντρα, κυρίως σε ορεινές κοιλότητες, καθώς τα τελευταία προστατεύουν καλά τα ραδιοτηλεσκόπια από επίγειες βιομηχανικές παρεμβολές.

Οι φυσικές παρεμβολές είναι η ραδιοεκπομπή της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας της γης, καθώς και του ίδιου του εξωτερικού χώρου. Για να μειωθεί η επίδραση της εκπομπής ραδιοφώνου φόντου της Γης στις ενδείξεις του ραδιομέτρου, η κεραία του ραδιοτηλεσκοπίου είναι σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε το σχέδιο κατευθυντικότητάς της προς την επιφάνεια της Γης να έχει σημαντική εξασθένηση σε σύγκριση με την κατεύθυνση προς το μελετημένο ουράνιο σώμα.

Λόγω της παρουσίας αερίων στην ατμόσφαιρα της γης που έχουν γραμμές μοριακής απορρόφησης στην περιοχή ραδιοφώνου (οξυγόνο, υδρατμοί, όζον, μονοξείδιο του άνθρακα, κ.λπ.), η ατμόσφαιρα εκπέμπει σήματα θορύβου σε εύρος χιλιοστών και εκατοστών και επίσης εξασθενεί τη λήψη ραδιοεκπομπή ουράνιων σωμάτων σε αυτές τις περιοχές. Η ένταση της ατμοσφαιρικής ραδιοεκπομπής εξαρτάται σημαντικά από το μήκος κύματος - αυξάνεται έντονα με τη μείωση του μήκους κύματος. Η ραδιοεκπομπή της ατμόσφαιρας είναι ιδιαίτερα ισχυρή κοντά στις γραμμές συντονισμού των αναφερθέντων αερίων (οι πιο έντονες γραμμές είναι οι γραμμές οξυγόνου και υδρατμών κοντά στα μήκη κύματος 1,63, 2,5, 5 και 13,5 mm).

Για να μειώσουν την επιρροή της ατμόσφαιρας, οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου επιλέγουν περιοχές της εμβέλειας του ραδιοφώνου μακριά από γραμμές συντονισμού για να παρατηρήσουν τα ουράνια σώματα. Αυτές οι περιοχές, στις οποίες ο ατμοσφαιρικός θόρυβος είναι ελάχιστος, ονομάζονται «παράθυρα διαφάνειας» της ατμόσφαιρας. Στην περιοχή χιλιοστών, τέτοια "παράθυρα" είναι περιοχές κοντά σε μήκη κύματος 1,2. 2.1; 3,2 και 8,6 χλστ. Όσο μικρότερο είναι το «παράθυρο διαφάνειας» στο μικρότερο εύρος μήκους κύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η εξασθένηση του ραδιοφωνικού σήματος από την υπό μελέτη πηγή και τόσο υψηλότερο είναι το επίπεδο του ατμοσφαιρικού θορύβου. (Η ραδιοεκπομπή της ατμόσφαιρας αυξάνεται έντονα με την αύξηση της υγρασίας. Ο κύριος όγκος των υδρατμών βρίσκεται στο επιφανειακό στρώμα της ατμόσφαιρας σε υψόμετρα έως 2-3 km.)

Για να μειωθεί η επίδραση της ατμόσφαιρας στις ραδιοαστρονομικές μετρήσεις, ραδιοτηλεσκόπια προσπαθούν να τοποθετηθούν σε περιοχές με πολύ ξηρό κλίμα και σε μεγάλα υψόμετρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Έτσι, οι απαιτήσεις για την τοποθέτηση ραδιοτηλεσκοπίων είναι από πολλές απόψεις παρόμοιες με τις απαιτήσεις για την τοποθέτηση οπτικών τηλεσκοπίων. Ως εκ τούτου, τα οπτικά τηλεσκόπια τοποθετούνται συχνά σε αστεροσκοπεία στα ψηλά βουνά μαζί με ραδιοτηλεσκόπια.

Τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων της κοσμικής ραδιοεκπομπής επηρεάζονται επίσης από την υγρασία που συγκεντρώνεται στα σύννεφα και πέφτει με τη μορφή βροχόπτωσης. Ο ατμοσφαιρικός θόρυβος λόγω αυτών των στοιχείων αυξάνεται σημαντικά με τη μείωση του μήκους κύματος (σε μήκη κύματος μικρότερα από 3-5 cm). Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου προσπαθούν να κάνουν μετρήσεις σε καιρό χωρίς σύννεφα.

Εκτός από την ραδιοεκπομπή της ατμόσφαιρας και της επιφάνειας της Γης, ο παράγοντας που περιορίζει την ευαισθησία του ραδιοτηλεσκοπίου είναι η κοσμική ακτινοβολία του Γαλαξία και του Μεταγαλαξία. Στα δεκατόμετρα, εκατοστά και χιλιοστά του μήκους κύματος, ο Μεταγαλαξίας ακτινοβολεί σαν ένα απολύτως μαύρο σώμα που θερμαίνεται σε θερμοκρασία 2,7° Κ. Αυτή η ακτινοβολία κατανέμεται ισότροπα στο διάστημα. Η ένταση της ακτινοβολίας του διαστρικού μέσου στον Γαλαξία εξαρτάται από την κατεύθυνση της παρατήρησης (η ένταση της ακτινοβολίας προς την κατεύθυνση του Γαλαξία είναι ιδιαίτερα υψηλή). Η ακτινοβολία γαλαξιακής προέλευσης αυξάνεται επίσης με την αύξηση του μήκους κύματος σε μήκη κύματος μεγαλύτερα από 30 cm. Επομένως, η παρατήρηση ραδιοεκπομπών από ουράνια σώματα σε μήκη κύματος μεγαλύτερα από 50 cm είναι ένα πολύ δύσκολο έργο, το οποίο επίσης επιδεινώνεται από την αυξανόμενη επίδραση της ιονόσφαιρας της γης σε μήκη κύματος μέτρου.

πομπούς.Για μετρήσεις των χαρακτηριστικών πλανητικής ανάκλασης, η μέση ισχύς των πομπών πλανητικών ραντάρ πρέπει να είναι εκατοντάδες κιλοβάτ. Επί του παρόντος, μόνο λίγα τέτοια ραντάρ έχουν δημιουργηθεί.

Οι πομποί πλανητικών ραντάρ είτε λειτουργούν χωρίς διαμόρφωση είτε χρησιμοποιούν κάποια μορφή διαμόρφωσης. Η επιλογή του τρόπου ακτινοβολίας πομπού εξαρτάται από τους στόχους της έρευνας. Έτσι, η μέτρηση της αποτελεσματικής περιοχής σκέδασης και του φάσματος «Doppler» του σήματος που ανακλάται από τον πλανήτη δεν απαιτεί διαμόρφωση και συνήθως πραγματοποιείται με μονοχρωματικό εκπεμπόμενο σήμα. Ταυτόχρονα, η πλανητική εμβέλεια και η χαρτογράφηση ραντάρ απαιτούν ένα διαμορφωμένο σήμα.

Η διαμόρφωση παλμού πομπού (που χρησιμοποιείται στη σεληνιακή εξερεύνηση) δεν μπορεί να παρέχει μεγάλη μέση ισχύ ακτινοβολίας και επομένως πρακτικά δεν χρησιμοποιείται στην πλανητική έρευνα. Μέθοδοι διαμόρφωσης συχνότητας και φάσης χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλους τους πομπούς των μεγαλύτερων πλανητικών ραντάρ. Έτσι, το πλανητικό ραντάρ του Κέντρου Επικοινωνιών Βαθύ Διαστήματος της ΕΣΣΔ χρησιμοποιεί τη μέθοδο της γραμμικής διαμόρφωσης συχνότητας για τη μέτρηση της εμβέλειας και το πλανητικό ραντάρ του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης χρησιμοποιεί τη μέθοδο «κλειδώματος μετατόπισης φάσης ψευδοθορύβου».

Οι πομποί των πλανητικών ραντάρ πρέπει να έχουν πολύ υψηλή σταθερότητα συχνότητας ακτινοβολίας (η σχετική αστάθεια του πομπού πρέπει να είναι της τάξης του 10 -9). Επομένως, κατασκευάζονται σύμφωνα με το σχήμα: μια σταθεροποιημένη γεννήτρια χαμηλής ισχύος + ενισχυτής ισχύος.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των πομπών που χρησιμοποιούνται σε ξένα πλανητικά ραντάρ, καθώς και τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά αυτών των ραντάρ, δίνονται στον Πίνακα. 3 (βλ. σελ. 38).

Συσκευές για την κατάδειξη κεραιών και την επεξεργασία των ληφθέντων σημάτων.Ένα σύγχρονο ραδιοτηλεσκόπιο είναι αδιανόητο χωρίς υπολογιστή. Συνήθως χρησιμοποιούνται ακόμη και δύο υπολογιστές σε αυτό. Ένα από αυτά λειτουργεί στο κύκλωμα καθοδήγησης και παρακολούθησης της μελετημένης πηγής ακτινοβολίας. Παράγει σήματα ανάλογα με το τρέχον αζιμούθιο και τη γωνία ανύψωσης της πηγής, τα οποία στη συνέχεια εισέρχονται στις μονάδες ελέγχου κίνησης της κεραίας. Ο ίδιος υπολογιστής ελέγχει επίσης τη σωστή εκτέλεση των εντολών ελέγχου από τις μονάδες κεραίας αναλύοντας τα σήματα από τους αισθητήρες γωνίας περιστροφής αυτών των μονάδων δίσκου.

Τα συστήματα κεραίας των ραδιοτηλεσκοπίων μπορούν να αλλάξουν τη θέση του σχεδίου ακτινοβολίας τόσο σε ένα όσο και σε δύο επίπεδα. Συνήθως, η αλλαγή της θέσης του σχεδίου της κεραίας γίνεται με μηχανική μετακίνηση της κεραίας ή τροφοδοσίας στο κατάλληλο επίπεδο. (Η εξαίρεση είναι οι κεραίες τύπου συστοιχίας φάσεων, στις οποίες η αλλαγή της κατεύθυνσης λήψης ραδιοεκπομπής πραγματοποιείται αλλάζοντας τις σχέσεις φάσης στη διαδρομή τροφοδοσίας.)

Οι κεραίες με έναν βαθμό ελευθερίας εγκαθίστανται συνήθως κατά μήκος του μεσημβρινού και αλλάζουν τη θέση τους σε υψόμετρο και η μέτρηση της ραδιοεκπομπής της πηγής πραγματοποιείται κατά τη διέλευσή της από τον γεωγραφικό μεσημβρινό στον οποίο βρίσκεται το ραδιοτηλεσκόπιο. Με βάση αυτή την αρχή λειτουργούν μεγάλος αριθμός ραδιοτηλεσκοπίων. Οι πλήρως περιστρεφόμενες κεραίες είναι συνήθως κεραίες τύπου καθρέφτη.

Εκτός από το κοινά αποδεκτό σύστημα καθοδήγησης υψομέτρου αζιμουθίου, ορισμένα ραδιοτηλεσκόπια χρησιμοποιούν ένα ισημερινό σύστημα, στο οποίο η κεραία του ραδιοτηλεσκοπίου μπορεί να περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα παράλληλο προς τον άξονα περιστροφής της Γης (κατά μήκος του παραλλήλου), καθώς και σε ένα ορθογώνιο επίπεδο . Ένα τέτοιο σύστημα κατάδειξης κεραίας απαιτεί απλούστερους αλγόριθμους για τον έλεγχο της θέσης του σχεδίου ακτινοβολίας στο διάστημα.

Τα συστήματα ελέγχου κεραίας, εκτός από την κατάδειξη και την παρακολούθηση της επιλεγμένης πηγής, καθιστούν δυνατή την έρευνα (σάρωση) του ουρανού σε μια συγκεκριμένη γειτονιά γύρω από την πηγή. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της κατανομής της έντασης εκπομπής ραδιοφώνου στον δίσκο του πλανήτη.

Ο δεύτερος υπολογιστής στα σύγχρονα ραδιοτηλεσκόπια χρησιμοποιείται για την πρωτογενή επεξεργασία των αποτελεσμάτων των μετρήσεων. Το σήμα εισόδου για αυτόν τον υπολογιστή είναι οι τρέχουσες συντεταγμένες και οι τιμές τάσης στην έξοδο του ραδιομέτρου, οι οποίες είναι ανάλογες με την ένταση της ραδιοεκπομπής από τις πηγές μελέτης και βαθμονόμησης. Με βάση αυτά τα δεδομένα, ο υπολογιστής υπολογίζει την κατανομή της έντασης της εκπομπής ραδιοφώνου ανάλογα με τις συντεταγμένες, δηλαδή δημιουργεί έναν χάρτη με τις θερμοκρασίες φωτεινότητας του ραδιοφώνου της υπό μελέτη πηγής.

Για τη βαθμονόμηση της έντασης των λαμβανόμενων σημάτων, χρησιμοποιείται μια σύγκριση της ραδιοεκπομπής από την υπό μελέτη πηγή με ορισμένα πρότυπα, τα οποία μπορεί να είναι τόσο πρωτεύοντα όσο και δευτερεύοντα. Η μέθοδος της πρωτογενούς τυποποίησης, η λεγόμενη μέθοδος «τεχνητής σελήνης», αναπτύχθηκε από τον Σοβιετικό επιστήμονα V. S. Troitsky. Σε αυτή τη μέθοδο μέτρησης, το κύριο πρότυπο είναι η εκπομπή ραδιοφώνου από έναν απορροφητικό δίσκο που τοποθετείται μπροστά από την κεραία του ραδιοτηλεσκοπίου. Με τη βοήθεια της μεθόδου «τεχνητής σελήνης», πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Ραδιοφυσικής Γκόρκι ένας μεγάλος κύκλος μετρήσεων ακριβείας της ραδιοεκπομπής της Σελήνης και άλλων πηγών.

Σήματα εκπομπής ραδιοφώνου από ορισμένες διακριτές πηγές (για παράδειγμα, ραδιοφωνικές πηγές στους αστερισμούς Κασσιόπη, Κύκνος, Παρθένος, Ταύρος, καθώς και ορισμένα κβάζαρ) χρησιμοποιούνται συνήθως ως δευτερεύοντα πρότυπα. Μερικές φορές η ραδιοεκπομπή του Δία χρησιμοποιείται ως δευτερεύον πρότυπο.

Συνεχίζω την ιστορία για το πρωτοχρονιάτικο ταξίδι στη "χώρα των τηλεσκοπίων", που ξεκίνησε (το μεγαλύτερο οπτικό τηλεσκόπιο στην Ευρασία με κύριο μονολιθικό κάτοπτρο διαμέτρου 6 m). Αυτή τη φορά θα μιλήσουμε για δύο συγγενείς του - τα ραδιοτηλεσκόπια RATAN-600 και RTF-32. Το πρώτο περιλαμβάνεται στο βιβλίο των ρεκόρ Γκίνες και το δεύτερο περιλαμβάνεται στο μοναδικό μόνιμο ραδιοσυμβολομετρικό συγκρότημα "Kvazar" στη Ρωσία. Παρεμπιπτόντως, τώρα το συγκρότημα Kvazar διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του συστήματος GLONASS. Ας μιλήσουμε για όλα πιο αναλυτικά και πιο προσιτά, αν είναι δυνατόν!

Και τώρα ας ασχοληθούμε! :)

Για την επιστήμη, τα κύρια πλεονεκτήματα του τηλεσκοπίου είναι η πολυσυχνότητά του (εύρος από 0,6 έως 35 GHz) και ένα μεγάλο πεδίο χωρίς εκτροπές (που σας επιτρέπει να μετράτε σχεδόν αμέσως τα ραδιοφάσματα των κοσμικών πηγών σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων), υψηλή ανάλυση και υψηλή ευαισθησία θερμοκρασίας φωτεινότητας (που σας επιτρέπει να διεξάγετε έρευνα εκτεταμένων δομών, όπως διακυμάνσεις στην ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων σε μικρές γωνιακές κλίμακες, απρόσιτες ακόμη και σε εξειδικευμένα διαστημόπλοια και επίγεια όργανα).

Το τηλεσκόπιο αποτελείται από δύο κύριους ανακλαστήρες:

1. Κυκλικός ανακλαστήρας (στα δεξιά και κατά μήκος ολόκληρης της εικόνας).
Αυτό είναι το μεγαλύτερο μέρος του ραδιοτηλεσκοπίου, αποτελείται από 895 ορθογώνια ανακλαστικά στοιχεία διαστάσεων 11,4 επί 2 μέτρα, διατεταγμένα σε κύκλο με διάμετρο 576 μέτρα. Μπορούν να κινηθούν σε τρεις βαθμούς ελευθερίας. Ο κυκλικός ανακλαστήρας χωρίζεται σε 4 ανεξάρτητους τομείς, που ονομάζονται ανάλογα με τα μέρη του κόσμου: βόρεια, νότια, δύση, ανατολή. Η συνολική επιφάνεια είναι 12 "000 m². Τα ανακλαστικά στοιχεία κάθε τομέα τοποθετούνται κατά μήκος μιας παραβολής, σχηματίζοντας μια ανακλαστική και εστίαση λωρίδα της κεραίας. Μια ειδική τροφοδοσία βρίσκεται στο επίκεντρο αυτής της λωρίδας.

2. Επίπεδος ανακλαστήρας (αριστερά).
Ο επίπεδος ανακλαστήρας αποτελείται από 124 επίπεδα στοιχεία με ύψος 8,5 μέτρα και συνολικό μήκος 400 μέτρα. Τα στοιχεία μπορούν να περιστρέφονται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα που βρίσκεται κοντά στο επίπεδο του εδάφους. Για ορισμένες μετρήσεις, ο ανακλαστήρας μπορεί να αφαιρεθεί ευθυγραμμίζοντας την επιφάνειά του με το επίπεδο γείωσης. Ο ανακλαστήρας χρησιμοποιείται ως καθρέφτης περισκοπίου. Κατά τη λειτουργία, η ροή ραδιοεκπομπών που χτυπά τον επίπεδο ανακλαστήρα κατευθύνεται προς το νότιο τμήμα του κυκλικού ανακλαστήρα. Αντανακλά από έναν κυκλικό ανακλαστήρα, το ραδιοκύμα εστιάζεται στον ακτινοβολητή, ο οποίος είναι εγκατεστημένος στις δακτυλιοειδείς ράγες. Ρυθμίζοντας τον ακτινοβολητή σε μια δεδομένη θέση και αναδιατάσσοντας τον καθρέφτη, είναι δυνατό να κατευθύνετε το ραδιοτηλεσκόπιο σε ένα δεδομένο σημείο του ουρανού. Η λειτουργία παρακολούθησης πηγής είναι επίσης δυνατή, ενώ ο ακτινοβολητής κινείται συνεχώς και ο καθρέφτης ανακατασκευάζεται επίσης.

12. Άποψη του επίπεδου ανακλαστήρα από το πίσω μέρος. Οι μηχανισμοί που θέτουν σε κίνηση τις πλάκες είναι ορατοί.

13. Το ραδιοτηλεσκόπιο διαθέτει πέντε καμπίνες λήψης-ακτινοβολητές εγκατεστημένους σε σιδηροδρομικές πλατφόρμες με ραδιοδέκτες και παρατηρητές. Κάποια μοιάζουν με θωρακισμένο τρένο, άλλα πλοία εξωγήινων. Στη φωτογραφία βλέπουμε δύο τέτοιες καμπίνες. Όπως έχει προγραμματιστεί, οι πλατφόρμες μπορούν να κινηθούν κατά μήκος μιας από τις 12 ακτινικές διαδρομές, που παρέχει ένα σύνολο σταθερών αζιμουθίων σε βήματα 30°. Η αναδιάταξη των ακτινοβολητών μεταξύ των σιδηροτροχιών επρόκειτο να γίνει χρησιμοποιώντας το κεντρικό πικάπ (στο κέντρο της φωτογραφίας) ... Έτσι σχεδιάστηκε, αλλά μετά το εγκατέλειψαν (και άρα αρκεί) και το πικάπ είναι δεν έχει χρησιμοποιηθεί και μέρος των σιδηροτροχιών έχει αποσυναρμολογηθεί.

14. Στα τέλη του 1985 τοποθετήθηκε επιπλέον κωνικός ανακλαστήρας-ακτινοβολητής. Η βάση είναι ένα κωνικό δευτερεύον κάτοπτρο, κάτω από το οποίο βρίσκεται ο ακτινοβολητής. Σας επιτρέπει να λαμβάνετε ακτινοβολία από ολόκληρο τον κυκλικό ανακλαστήρα, ενώ επιτυγχάνετε τη μέγιστη ανάλυση του ραδιοτηλεσκοπίου. Ωστόσο, σε αυτή τη λειτουργία είναι δυνατή η παρατήρηση μόνο ραδιοφωνικών πηγών των οποίων η κατεύθυνση αποκλίνει από το ζενίθ κατά όχι περισσότερο από ±5 μοίρες. Αυτός ο ακτινοβολητής εμφανίζεται συχνότερα στις εικόνες που σχετίζονται με το τηλεσκόπιο, πιθανώς λόγω της εξωγήινης εμφάνισής του :)

15. Και είναι επίσης καλό να τραβάτε ένα κοινό ραδιοτηλεσκόπιο από την κορυφαία πλατφόρμα αυτής της ροής. Λοιπόν, γενικά, χαίρομαι που υπάρχει η ευκαιρία να ανέβω :) Δεν υπήρχε τέτοια ευκαιρία στο RTF-32.

Παρεμπιπτόντως, υπήρχε μια περιέργεια που οδήγησε στη διαμόρφωση ενός σταθερού τοπικού «αστικού θρύλου». Όταν έγιναν οι πρώτες παρατηρήσεις στο RATAN, για να αποφευχθούν παρεμβολές από οχήματα, η κυκλοφορία κατά μήκος του χωριού Zelenchukskaya κοντά στο RATAN διακόπηκε. Η εγγύτητα του τηλεσκοπίου και η έλλειψη επαρκών πληροφοριών για αυτό το κτήριο, κοντά στο χωριό και εντυπωσιακό ως προς το μέγεθός του, δημιούργησαν διάφορους μύθους στον τοπικό πληθυσμό - που υποτίθεται ότι «ακτινοβολεί» ο RATAN. Ίσως αυτή η φήμη να προωθήθηκε και με το όνομα "ακτινοβολητές" - αν και στην πραγματικότητα δεν εκπέμπουν απολύτως τίποτα, αλλά λαμβάνουν μόνο ένα σήμα.

16. Η καμπίνα Νο. 1 είναι στη θέση της, οι παρατηρήσεις θα ξεκινήσουν σε λίγα λεπτά, αλλά προς το παρόν καλούμαστε να πάμε μέσα σε αυτό το «θωρακισμένο τρένο».

14. Ο οδηγός μας και ο χώρος εργασίας του παρατηρητή.

Ποιες εργασίες τίθενται πριν από το RATAN;
- ανίχνευση μεγάλου αριθμού διαστημικών πηγών ραδιοεκπομπής, ταύτισή τους με διαστημικά αντικείμενα.
- μελέτη της ραδιοεκπομπής των αστεριών.
- μελέτη κβάζαρ και ραδιογαλαξιών.
- μελέτη σωμάτων του ηλιακού συστήματος.
- μελέτες περιοχών αυξημένης ραδιοεκπομπής στον Ήλιο, τη δομή τους, τα μαγνητικά πεδία.
- ανίχνευση τεχνητών σημάτων εξωγήινης προέλευσης (SETI).
- μελέτες ακτινοβολίας λειψάνων.

Το τηλεσκόπιο εξερευνά αστρονομικά αντικείμενα σε όλο το εύρος αποστάσεων στο Σύμπαν: από τα πιο κοντινά - τον Ήλιο, τον ηλιακό άνεμο, τους πλανήτες και τους δορυφόρους τους στο Ηλιακό Σύστημα, μέχρι τα πιο απομακρυσμένα αστρικά συστήματα - ραδιογαλαξίες, κβάζαρ και τα κοσμικά μικροκύματα Ιστορικό. Στο ραδιοτηλεσκόπιο πραγματοποιούνται περισσότερα από 20 επιστημονικά προγράμματα τόσο εγχώριων όσο και ξένων αιτούντων.
Στο πλαίσιο του έργου «Γενετικός Κώδικας του Σύμπαντος», το RATAN-600 ερευνά όλα τα συστατικά της ακτινοβολίας υποβάθρου σε όλες τις γωνιακές κλίμακες. Οι καθημερινές παρατηρήσεις του Ήλιου με ραδιοτηλεσκόπιο παρέχουν μοναδικές πληροφορίες, συμπληρωμένες με άλλα όργανα, σχετικά με τις ιδιότητες του ηλιακού πλάσματος στο υψόμετρο από τη χρωμόσφαιρα έως το κατώτερο στέμμα, δηλαδή εκείνες τις περιοχές της ατμόσφαιρας του Ήλιου από τις οποίες προέρχονται ισχυρές ηλιακές εκλάμψεις . Αυτές οι πληροφορίες καθιστούν δυνατή την πρόβλεψη εστιών ηλιακής δραστηριότητας που επηρεάζουν την ευημερία των ανθρώπων και τη λειτουργία των ενεργειακών συστημάτων στον πλανήτη. Προς το παρόν, το αρχείο δεδομένων παρατήρησης RATAN-600 περιέχει περισσότερες από μισό εκατομμύριο εγγραφές ραδιοαντικειμένων.

15. Και έτσι μοιάζουν τα ραδιόμετρα, ο εξοπλισμός μέτρησης και στερέωσης. Κάτι απομένει από την εποχή των πρώτων παρατηρήσεων και κάτι έχει ήδη αντικατασταθεί από σύγχρονο εξοπλισμό. Ένα πράγμα μπορεί να ειπωθεί - το ραδιοτηλεσκόπιο ζει και αναπτύσσεται, αποτελώντας επίσης μια πειραματική πλατφόρμα για μηχανικούς.

16. Αυτό τελείωσε την εκδρομή μας στο RATAN-600: το ραδιοτηλεσκόπιο είναι φορτωμένο με παρατηρήσεις και είναι αδύνατο να αποσπάσει την προσοχή των ανθρώπων που εργάζονται εκεί.

Έτσι, το RATAN-600 εξακολουθεί να είναι ο μεγαλύτερος ανακλαστήρας στον κόσμο και το κύριο ραδιοτηλεσκόπιο της Ρωσίας, που λειτουργεί στο κεντρικό "παράθυρο διαφάνειας" της γήινης ατμόσφαιρας στην περιοχή μήκους κύματος 1-50 cm. Κανένα άλλο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο δεν έχει μια τέτοια επικάλυψη συχνότητας με τη δυνατότητα διεξαγωγής ταυτόχρονων παρατηρήσεων σε όλες τις συχνότητες. Χάρη σε αυτόν και το BTA στη γειτονιά, οι αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο γνωρίζουν τα ονόματα των χωριών των δημοκρατιών Zelenchuk και Karachay-Cherkess.

17. Φωτογραφήθηκε πάνω από το "UFO", ως ενθύμιο :)

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Ελπίζω να μην σας κούρασα με τις τεχνικές λεπτομέρειες;

Το τηλεσκόπιο είναι ένα μοναδικό οπτικό όργανο που έχει σχεδιαστεί για να παρατηρεί ουράνια σώματα. Η χρήση οργάνων μας επιτρέπει να εξετάζουμε μια ποικιλία αντικειμένων, όχι μόνο εκείνων που βρίσκονται κοντά μας, αλλά και εκείνων που βρίσκονται χιλιάδες έτη φωτός μακριά από τον πλανήτη μας. Τι είναι λοιπόν το τηλεσκόπιο και ποιος το εφηύρε;

Πρώτος εφευρέτης

Οι τηλεσκοπικές συσκευές εμφανίστηκαν τον δέκατο έβδομο αιώνα. Ωστόσο, μέχρι σήμερα υπάρχει μια συζήτηση σχετικά με το ποιος εφηύρε πρώτος το τηλεσκόπιο - ο Galileo ή ο Lippershey. Αυτές οι διαφωνίες σχετίζονται με το γεγονός ότι και οι δύο επιστήμονες την ίδια περίπου εποχή ανέπτυξαν οπτικές συσκευές.

Το 1608, ο Lippershey ανέπτυξε γυαλιά οράσεως για τους ευγενείς, επιτρέποντάς τους να βλέπουν μακρινά αντικείμενα από κοντά. Αυτή τη στιγμή, οι στρατιωτικές διαπραγματεύσεις ήταν σε εξέλιξη. Ο στρατός εκτίμησε γρήγορα τα πλεονεκτήματα της ανάπτυξης και πρότεινε στον Lippershey να μην εκχωρήσει πνευματικά δικαιώματα στη συσκευή, αλλά να την τροποποιήσει έτσι ώστε να είναι ορατή με δύο μάτια. Ο επιστήμονας συμφώνησε.

Η νέα εξέλιξη του επιστήμονα δεν μπορούσε να κρατηθεί μυστική: πληροφορίες σχετικά με αυτό δημοσιεύτηκαν σε τοπικά έντυπα μέσα. Οι δημοσιογράφοι εκείνης της εποχής ονόμασαν τη συσκευή εντοπισμό. Χρησιμοποιούσε δύο φακούς, οι οποίοι επέτρεπαν τη μεγέθυνση αντικειμένων και αντικειμένων. Από το 1609, σωλήνες με τριπλάσια αύξηση πωλούνταν με δύναμη και κύρια στο Παρίσι. Από φέτος, κάθε πληροφορία για τον Lippershey εξαφανίζεται από την ιστορία και εμφανίζονται πληροφορίες για έναν άλλο επιστήμονα και τις νέες ανακαλύψεις του.

Περίπου την ίδια εποχή, ο Ιταλός Galileo ασχολήθηκε με την λείανση των φακών. Το 1609, παρουσίασε στην κοινωνία μια νέα εξέλιξη - ένα τηλεσκόπιο με τριπλάσια αύξηση. Το τηλεσκόπιο του Galileo είχε υψηλότερη ποιότητα εικόνας από τους σωλήνες του Lippershey. Ήταν το πνευματικό τέκνο του Ιταλού επιστήμονα που έλαβε το όνομα «τηλεσκόπιο».

Τον δέκατο έβδομο αιώνα κατασκευάστηκαν τηλεσκόπια από Ολλανδούς επιστήμονες, αλλά είχαν κακή ποιότητα εικόνας. Και μόνο ο Galileo κατάφερε να αναπτύξει μια τέτοια τεχνική για λείανση φακών, η οποία επέτρεψε τη σαφή μεγέθυνση αντικειμένων. Μπόρεσε να λάβει μια εικοσαπλάσια αύξηση, η οποία ήταν μια πραγματική ανακάλυψη στην επιστήμη εκείνη την εποχή. Με βάση αυτό, είναι αδύνατο να πούμε ποιος εφηύρε το τηλεσκόπιο: αν, σύμφωνα με την επίσημη εκδοχή, ήταν ο Γαλιλαίος που εισήγαγε στον κόσμο μια συσκευή που ονόμασε τηλεσκόπιο, και αν κοιτάξετε την έκδοση της ανάπτυξης ενός οπτική συσκευή για μεγέθυνση αντικειμένων, τότε ο Lippershey ήταν ο πρώτος.

Οι πρώτες παρατηρήσεις του ουρανού

Μετά την εμφάνιση του πρώτου τηλεσκοπίου, έγιναν μοναδικές ανακαλύψεις. Ο Γαλιλαίος εφάρμοσε την ανάπτυξή του στην παρακολούθηση ουράνιων σωμάτων. Ήταν ο πρώτος που είδε και σκιαγράφησε σεληνιακούς κρατήρες, κηλίδες στον Ήλιο, και επίσης θεώρησε τα αστέρια του Γαλαξία, δορυφόρους του Δία. Το τηλεσκόπιο του Γαλιλαίου έδωσε τη δυνατότητα να δούμε τους δακτυλίους του Κρόνου. Προς ενημέρωσή σας, υπάρχει ακόμα ένα τηλεσκόπιο στον κόσμο που λειτουργεί με την ίδια αρχή με τη συσκευή του Galileo. Βρίσκεται στο Παρατηρητήριο του York. Η συσκευή έχει διάμετρο 102 εκατοστών και εξυπηρετεί τακτικά τους επιστήμονες για την παρακολούθηση ουράνιων σωμάτων.

Σύγχρονα τηλεσκόπια

Κατά τη διάρκεια των αιώνων, οι επιστήμονες άλλαζαν συνεχώς τις συσκευές των τηλεσκοπίων, ανέπτυξαν νέα μοντέλα και βελτίωσαν τον παράγοντα μεγέθυνσης. Ως αποτέλεσμα, κατέστη δυνατή η δημιουργία μικρών και μεγάλων τηλεσκοπίων με διαφορετικούς σκοπούς.

Τα μικρά χρησιμοποιούνται συνήθως για οικιακές παρατηρήσεις διαστημικών αντικειμένων, καθώς και για παρατήρηση κοντινών διαστημικών σωμάτων. Μεγάλες συσκευές σάς επιτρέπουν να βλέπετε και να τραβάτε φωτογραφίες ουράνιων σωμάτων που βρίσκονται χιλιάδες έτη φωτός από τη Γη.

Τύποι τηλεσκοπίων

Υπάρχουν διάφοροι τύποι τηλεσκοπίων:

1. Καθρέφτης.
2. Φακός.
3. καταδιοπτική.

Οι διαθλαστές Galilean ταξινομούνται ως διαθλαστές φακών. Οι συσκευές ανακλαστικού τύπου αναφέρονται ως συσκευές καθρέφτη. Τι είναι το καταδιοπτικό τηλεσκόπιο; Πρόκειται για μια μοναδική σύγχρονη εξέλιξη που συνδυάζει έναν φακό και μια συσκευή καθρέφτη.

Τηλεσκόπια φακών

Τα τηλεσκόπια παίζουν σημαντικό ρόλο στην αστρονομία: σας επιτρέπουν να βλέπετε κομήτες, πλανήτες, αστέρια και άλλα διαστημικά αντικείμενα. Μία από τις πρώτες εξελίξεις ήταν οι συσκευές φακών.

Κάθε τηλεσκόπιο έχει φακό. Αυτό είναι το κύριο μέρος οποιασδήποτε συσκευής. Διαθλά τις ακτίνες φωτός και τις συγκεντρώνει σε ένα σημείο που ονομάζεται εστίαση. Σε αυτό χτίζεται η εικόνα του αντικειμένου. Ένας προσοφθάλμιος φακός χρησιμοποιείται για την προβολή της εικόνας.

Ο φακός τοποθετείται έτσι ώστε το προσοφθάλμιο και η εστίαση να ταιριάζουν. Στα σύγχρονα μοντέλα, χρησιμοποιούνται κινητοί προσοφθάλμιοι για εύκολη παρατήρηση μέσω τηλεσκοπίου. Βοηθούν στη ρύθμιση της ευκρίνειας της εικόνας.

Όλα τα τηλεσκόπια έχουν εκτροπή - παραμόρφωση του εν λόγω αντικειμένου. Τα τηλεσκόπια φακών έχουν αρκετές παραμορφώσεις: χρωματική (οι κόκκινες και μπλε ακτίνες παραμορφώνονται) και σφαιρική εκτροπή.

Μοντέλα καθρέφτη

Τα τηλεσκόπια καθρέφτη ονομάζονται ανακλαστήρες. Πάνω τους είναι τοποθετημένος ένας σφαιρικός καθρέφτης, ο οποίος συλλέγει τη δέσμη φωτός και την ανακλά με τη βοήθεια ενός καθρέφτη στον προσοφθάλμιο φακό. Η χρωματική εκτροπή δεν είναι χαρακτηριστικό των μοντέλων καθρέφτη, καθώς το φως δεν διαθλάται. Ωστόσο, τα όργανα καθρέφτη εμφανίζουν σφαιρική εκτροπή, η οποία περιορίζει το οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου.

Τα γραφικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούν πολύπλοκες δομές, καθρέφτες με πολύπλοκες επιφάνειες που διαφέρουν από τις σφαιρικές.

Παρά την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού, τα μοντέλα καθρέφτη αναπτύσσονται ευκολότερα από τα αντίστοιχα φακών. Επομένως, αυτός ο τύπος είναι πιο κοινός. Η μεγαλύτερη διάμετρος ενός τηλεσκοπίου τύπου καθρέφτη είναι μεγαλύτερη από δεκαεπτά μέτρα. Στο έδαφος της Ρωσίας, η μεγαλύτερη συσκευή έχει διάμετρο έξι μέτρων. Για πολλά χρόνια θεωρούνταν το μεγαλύτερο στον κόσμο.

Προδιαγραφές τηλεσκοπίου

Πολλοί άνθρωποι αγοράζουν οπτικές συσκευές για την παρατήρηση διαστημικών σωμάτων. Όταν επιλέγετε μια συσκευή, είναι σημαντικό να γνωρίζετε όχι μόνο τι είναι ένα τηλεσκόπιο, αλλά και ποια χαρακτηριστικά έχει.

1. Αυξάνουν. Η εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου φακού και του αντικειμένου είναι η μεγέθυνση του τηλεσκοπίου. Εάν η εστιακή απόσταση του φακού είναι δύο μέτρα και το προσοφθάλμιο είναι πέντε εκατοστά, τότε μια τέτοια συσκευή θα έχει μεγέθυνση σαράντα φορές. Εάν αντικατασταθεί ο προσοφθάλμιος φακός, η μεγέθυνση θα είναι διαφορετική.
2. Αδεια. Όπως γνωρίζετε, το φως χαρακτηρίζεται από διάθλαση και διάθλαση. Στην ιδανική περίπτωση, οποιαδήποτε εικόνα ενός αστεριού μοιάζει με δίσκο με αρκετούς ομόκεντρους δακτυλίους, που ονομάζονται δακτύλιοι περίθλασης. Οι διαστάσεις των δίσκων περιορίζονται μόνο από τις δυνατότητες του τηλεσκοπίου.

Τηλεσκόπια χωρίς μάτια

Και τι είναι ένα τηλεσκόπιο χωρίς μάτι, σε τι χρησιμεύει; Όπως γνωρίζετε, τα μάτια του καθενός αντιλαμβάνονται την εικόνα διαφορετικά. Το ένα μάτι μπορεί να δει περισσότερα και το άλλο λιγότερο. Για να μπορούν οι επιστήμονες να δουν όλα όσα χρειάζονται, χρησιμοποιούν τηλεσκόπια χωρίς μάτια. Αυτές οι συσκευές μεταδίδουν την εικόνα στις οθόνες της οθόνης, μέσω των οποίων όλοι βλέπουν την εικόνα ακριβώς όπως είναι, χωρίς παραμόρφωση. Για μικρά τηλεσκόπια, για το σκοπό αυτό, έχουν αναπτυχθεί κάμερες που συνδέονται με συσκευές και φωτογραφίζουν τον ουρανό.

Οι πιο σύγχρονες μέθοδοι διαστημικής όρασης είναι η χρήση καμερών CCD. Πρόκειται για ειδικά φωτοευαίσθητα μικροκυκλώματα που συλλέγουν πληροφορίες από το τηλεσκόπιο και τις μεταφέρουν σε υπολογιστή. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από αυτούς είναι τόσο ξεκάθαρα που είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς ποιες άλλες συσκευές θα μπορούσαν να λάβουν τέτοιες πληροφορίες. Εξάλλου, το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να διακρίνει όλες τις αποχρώσεις με τόσο υψηλή ευκρίνεια, όπως κάνουν οι σύγχρονες κάμερες.

Οι φασματογράφοι χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των αποστάσεων μεταξύ των αστεριών και άλλων αντικειμένων. Συνδέονται με τηλεσκόπια.

Ένα σύγχρονο αστρονομικό τηλεσκόπιο δεν είναι μία συσκευή, αλλά πολλές ταυτόχρονα. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από πολλές συσκευές υποβάλλονται σε επεξεργασία και εμφανίζονται σε οθόνες με τη μορφή εικόνων. Επιπλέον, μετά την επεξεργασία, οι επιστήμονες λαμβάνουν εικόνες πολύ υψηλής ευκρίνειας. Είναι αδύνατο να δούμε τις ίδιες καθαρές εικόνες του διαστήματος με τα μάτια μέσω ενός τηλεσκοπίου.

ραδιοτηλεσκόπια

Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τεράστια ραδιοτηλεσκόπια για τις επιστημονικές τους εξελίξεις. Τις περισσότερες φορές μοιάζουν με τεράστια μεταλλικά μπολ με παραβολικό σχήμα. Οι κεραίες συλλέγουν το λαμβανόμενο σήμα και επεξεργάζονται τις λαμβανόμενες πληροφορίες σε εικόνες. Τα ραδιοτηλεσκόπια μπορούν να λάβουν μόνο ένα κύμα σημάτων.

μοντέλα υπέρυθρων

Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα υπέρυθρου τηλεσκοπίου είναι η συσκευή Hubble, αν και μπορεί να είναι και οπτικό ταυτόχρονα. Από πολλές απόψεις, ο σχεδιασμός των υπέρυθρων τηλεσκοπίων είναι παρόμοιος με τον σχεδιασμό των μοντέλων οπτικών κατόπτρων. Οι ακτίνες θερμότητας ανακλώνται από έναν συμβατικό τηλεσκοπικό φακό και εστιάζονται σε ένα σημείο, όπου βρίσκεται η συσκευή που μετρά τη θερμότητα. Οι προκύπτουσες ακτίνες θερμότητας περνούν μέσω θερμικών φίλτρων. Μόνο τότε γίνεται η φωτογραφία.

Τηλεσκόπια υπεριώδους

Το φιλμ μπορεί να εκτεθεί στο υπεριώδες φως όταν φωτογραφίζεται. Σε κάποιο μέρος της περιοχής υπεριώδους, είναι δυνατή η λήψη εικόνων χωρίς επεξεργασία και έκθεση. Και σε ορισμένες περιπτώσεις είναι απαραίτητο οι ακτίνες του φωτός να περνούν από ένα ειδικό σχέδιο - ένα φίλτρο. Η χρήση τους βοηθά στην ανάδειξη της ακτινοβολίας ορισμένων περιοχών.

Υπάρχουν και άλλα είδη τηλεσκοπίων, καθένα από τα οποία έχει το δικό του σκοπό και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του. Πρόκειται για μοντέλα όπως τηλεσκόπια ακτίνων Χ και ακτίνων γάμμα. Σύμφωνα με τον σκοπό τους, όλα τα υπάρχοντα μοντέλα μπορούν να χωριστούν σε ερασιτεχνικά και επαγγελματικά. Και αυτή δεν είναι ολόκληρη η ταξινόμηση των συσκευών για την παρακολούθηση ουράνιων σωμάτων.

Ο κύριος σκοπός των τηλεσκοπίων είναι να συλλέγουν όσο το δυνατόν περισσότερη ακτινοβολία από ένα ουράνιο σώμα. Αυτό σας επιτρέπει να βλέπετε αμυδρά αντικείμενα. Δευτερευόντως, τα τηλεσκόπια χρησιμοποιούνται για την προβολή αντικειμένων σε μεγάλη γωνία ή, όπως λένε, για την αύξηση. Η ανάλυση μικρών λεπτομερειών είναι ο τρίτος σκοπός των τηλεσκοπίων. Η ποσότητα φωτός που συλλέγουν και η διαθέσιμη ανάλυση λεπτομέρειας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την περιοχή του κύριου μέρους του τηλεσκοπίου - του φακού του. Οι φακοί είναι αντανακλαστικοί και φακοί.

τηλεσκόπια φακών.

Οι φακοί, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, χρησιμοποιούνται πάντα σε ένα τηλεσκόπιο. Αλλά στα διαθλαστικά τηλεσκόπια, ο φακός είναι το κύριο μέρος του τηλεσκοπίου - ο φακός του. Θυμηθείτε ότι η διάθλαση είναι διάθλαση. Ένας φακός διαθλά τις ακτίνες φωτός και τις συλλέγει σε ένα σημείο που ονομάζεται εστίαση του φακού. Στο σημείο αυτό χτίζεται μια εικόνα του αντικειμένου μελέτης. Για να το δείτε, χρησιμοποιήστε τον δεύτερο φακό - τον προσοφθάλμιο φακό. Τοποθετείται έτσι ώστε οι εστίες του προσοφθάλμιου και του αντικειμενικού φακού να συμπίπτουν. Δεδομένου ότι οι άνθρωποι έχουν διαφορετική όραση, ο προσοφθάλμιος φακός γίνεται κινητός έτσι ώστε να είναι δυνατή η επίτευξη καθαρής εικόνας. Αυτό το λέμε όξυνση. Όλα τα τηλεσκόπια έχουν δυσάρεστα χαρακτηριστικά - εκτροπές. Οι εκτροπές είναι παραμορφώσεις που προκύπτουν όταν το φως διέρχεται από το οπτικό σύστημα ενός τηλεσκοπίου. Οι κύριες εκτροπές σχετίζονται με την ατέλεια του φακού. Τα τηλεσκόπια φακών (και γενικά τα τηλεσκόπια) πάσχουν από αρκετές εκτροπές. Θα αναφέρουμε μόνο δύο από αυτά. Το πρώτο οφείλεται στο γεγονός ότι οι ακτίνες διαφορετικού μήκους κύματος διαθλώνται ελαφρώς διαφορετικά. Εξαιτίας αυτού, υπάρχει μια εστίαση για τις μπλε ακτίνες και μια άλλη για τις κόκκινες ακτίνες, που βρίσκεται πιο μακριά από το φακό. Ακτίνες άλλων μηκών κύματος συλλέγονται η καθεμία στη θέση της μεταξύ αυτών των δύο εστιών. Ως αποτέλεσμα, βλέπουμε εικόνες αντικειμένων στο χρώμα του ουράνιου τόξου. Αυτή η εκτροπή ονομάζεται χρωματική. Η δεύτερη ισχυρή εκτροπή είναι η σφαιρική εκτροπή. Σχετίζεται με το γεγονός ότι ο φακός, η επιφάνεια του οποίου είναι μέρος της σφαίρας, στην πραγματικότητα, δεν συλλέγει όλες τις ακτίνες σε ένα σημείο. Οι ακτίνες που έρχονται σε διαφορετικές αποστάσεις από το κέντρο του φακού συλλέγονται σε διαφορετικά σημεία, λόγω των οποίων η εικόνα είναι ασαφής. Αυτή η εκτροπή δεν θα υπήρχε αν ο φακός είχε παραβολοειδή επιφάνεια, αλλά μια τέτοια λεπτομέρεια είναι δύσκολο να κατασκευαστεί. Για τη μείωση των εκτροπών, κατασκευάζονται πολύπλοκα, καθόλου συστήματα δύο φακών. Παρέχονται πρόσθετα εξαρτήματα για τη διόρθωση των εκτροπών του φακού. Για πολύ καιρό κρατώντας το πρωτάθλημα μεταξύ των τηλεσκοπίων φακών - το τηλεσκόπιο του Αστεροσκοπείου Yerkes με φακό διαμέτρου 102 εκατοστών.

τηλεσκόπια καθρέφτη.

Στα απλά τηλεσκόπια καθρέφτη, τα ανακλαστικά τηλεσκόπια, ο φακός είναι ένας σφαιρικός καθρέφτης που συλλέγει τις ακτίνες φωτός και τις ανακλά με τη βοήθεια ενός πρόσθετου καθρέφτη προς τον προσοφθάλμιο φακό - τον φακό στην εστία του οποίου είναι χτισμένη η εικόνα. Ένα αντανακλαστικό είναι μια αντανάκλαση. Τα τηλεσκόπια SLR δεν υποφέρουν από χρωματική εκτροπή, καθώς το φως στον φακό δεν διαθλάται. Αλλά οι ανακλαστήρες έχουν μια πιο έντονη σφαιρική εκτροπή, η οποία, παρεμπιπτόντως, περιορίζει πολύ το οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου. Τα τηλεσκόπια καθρέφτη χρησιμοποιούν επίσης πολύπλοκες δομές, επιφάνειες καθρέφτη εκτός από σφαιρικές και ούτω καθεξής.

Τα τηλεσκόπια καθρέφτη είναι ευκολότερα και φθηνότερα στην κατασκευή. Γι' αυτό και η παραγωγή τους αναπτύσσεται ραγδαία τις τελευταίες δεκαετίες, ενώ νέα τηλεσκόπια μεγάλου φακού δεν έχουν κατασκευαστεί εδώ και πολύ καιρό. Το μεγαλύτερο αντανακλαστικό τηλεσκόπιο έχει έναν πολύπλοκο φακό πολλαπλών καθρεφτών που ισοδυναμεί με έναν ολόκληρο καθρέφτη διαμέτρου 11 μέτρων. Ο μεγαλύτερος μονολιθικός αντανακλαστικός φακός έχει μέγεθος λίγο περισσότερο από 8 μέτρα. Το μεγαλύτερο οπτικό τηλεσκόπιο στη Ρωσία είναι το τηλεσκόπιο καθρέφτη 6 μέτρων BTA (Large Azimuthal Telescope). Το τηλεσκόπιο ήταν για μεγάλο χρονικό διάστημα το μεγαλύτερο στον κόσμο.

χαρακτηριστικά των τηλεσκοπίων.

Μεγέθυνση τηλεσκοπίου. Η μεγέθυνση ενός τηλεσκοπίου είναι ίση με την αναλογία των εστιακών αποστάσεων του αντικειμενικού φακού και του προσοφθάλμιου φακού. Εάν, ας πούμε, η εστιακή απόσταση του φακού είναι δύο μέτρα και το προσοφθάλμιο είναι 5 cm, τότε η μεγέθυνση ενός τέτοιου τηλεσκοπίου θα είναι 40 φορές. Εάν αλλάξετε τον προσοφθάλμιο, μπορείτε να αλλάξετε τη μεγέθυνση. Αυτό κάνουν οι αστρονόμοι, τελικά, δεν είναι δυνατό να αλλάξει, στην πραγματικότητα, ένας τεράστιος φακός;!

Έξοδος κόρης. Η εικόνα που δημιουργεί το προσοφθάλμιο για το μάτι μπορεί, στη γενική περίπτωση, να είναι είτε μεγαλύτερη από την κόρη του ματιού είτε μικρότερη. Εάν η εικόνα είναι μεγαλύτερη, τότε μέρος του φωτός δεν θα εισέλθει στο μάτι, επομένως, το τηλεσκόπιο δεν θα χρησιμοποιηθεί στο 100%. Αυτή η εικόνα ονομάζεται κόρη εξόδου και υπολογίζεται με τον τύπο: p=D:W, όπου p είναι η κόρη εξόδου, D είναι η διάμετρος του αντικειμενικού φακού και W είναι η μεγέθυνση του τηλεσκοπίου με αυτό το προσοφθάλμιο. Υποθέτοντας μέγεθος κόρης 5 mm, είναι εύκολο να υπολογιστεί η ελάχιστη μεγέθυνση που είναι λογικό να χρησιμοποιηθεί με ένα δεδομένο αντικειμενικό τηλεσκόπιο. Λαμβάνουμε αυτό το όριο για φακό 15 cm: 30 φορές.

Ανάλυση τηλεσκοπίων

Δεδομένου ότι το φως είναι ένα κύμα και τα κύματα χαρακτηρίζονται όχι μόνο από διάθλαση, αλλά και από περίθλαση, κανένα ακόμη και το πιο τέλειο τηλεσκόπιο δεν δίνει μια εικόνα ενός σημειακού αστέρα με τη μορφή σημείου. Η ιδανική εικόνα ενός αστεριού μοιάζει με δίσκο με αρκετούς ομόκεντρους (με κοινό κέντρο) δακτυλίους, οι οποίοι ονομάζονται δακτύλιοι περίθλασης. Το μέγεθος του δίσκου περίθλασης περιορίζει την ανάλυση του τηλεσκοπίου. Όλα όσα καλύπτουν αυτόν τον δίσκο με τον εαυτό τους δεν μπορούν να φανούν σε αυτό το τηλεσκόπιο. Το γωνιακό μέγεθος του δίσκου περίθλασης σε δευτερόλεπτα τόξου για ένα δεδομένο τηλεσκόπιο προσδιορίζεται από μια απλή σχέση: r=14/D, όπου η διάμετρος D του αντικειμενικού φακού μετράται σε εκατοστά. Το τηλεσκόπιο των δεκαπέντε εκατοστών που αναφέρθηκε ακριβώς παραπάνω έχει μέγιστη ανάλυση λίγο λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Από τον τύπο προκύπτει ότι η ανάλυση ενός τηλεσκοπίου εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τη διάμετρο του φακού του. Εδώ είναι ένας άλλος λόγος για την κατασκευή των μεγαλύτερων δυνατών τηλεσκοπίων.

Σχετική τρύπα. Ο λόγος της διαμέτρου του φακού προς την εστιακή του απόσταση ονομάζεται λόγος διαφράγματος. Αυτή η παράμετρος καθορίζει τη φωτεινότητα του τηλεσκοπίου, δηλαδή, χονδρικά, την ικανότητά του να εμφανίζει αντικείμενα ως φωτεινά. Οι φακοί με σχετικό διάφραγμα 1:2 - 1:6 ονομάζονται γρήγοροι φακοί. Χρησιμοποιούνται για τη φωτογράφηση αντικειμένων με ασθενή φωτεινότητα, όπως νεφελώματα.

Τηλεσκόπιο χωρίς μάτι.

Ένα από τα πιο αναξιόπιστα μέρη ενός τηλεσκοπίου ήταν πάντα το μάτι του παρατηρητή. Κάθε άνθρωπος έχει το δικό του μάτι, με τα δικά του χαρακτηριστικά. Το ένα μάτι βλέπει περισσότερα, το άλλο λιγότερο. Κάθε μάτι βλέπει τα χρώματα διαφορετικά. Το ανθρώπινο μάτι και η μνήμη του δεν είναι σε θέση να διατηρήσουν ολόκληρη την εικόνα που προσφέρεται για περισυλλογή από ένα τηλεσκόπιο. Ως εκ τούτου, μόλις κατέστη δυνατό, οι αστρονόμοι άρχισαν να αντικαθιστούν το μάτι με όργανα. Εάν συνδέσετε μια κάμερα αντί για προσοφθάλμιο, τότε η εικόνα που λαμβάνεται από τον φακό μπορεί να αποτυπωθεί σε φωτογραφική πλάκα ή φιλμ. Η φωτογραφική πλάκα είναι ικανή να συσσωρεύει ακτινοβολία φωτός και αυτό είναι το αναμφισβήτητο και σημαντικό πλεονέκτημά της έναντι του ανθρώπινου ματιού. Οι φωτογραφίες μεγάλης έκθεσης είναι σε θέση να εμφανίσουν ασύγκριτα περισσότερα από όσα μπορεί να δει ένας άνθρωπος μέσω του ίδιου τηλεσκοπίου. Και φυσικά, η φωτογραφία θα παραμείνει ως ντοκουμέντο, στο οποίο μπορεί να αναφερθεί επανειλημμένα αργότερα. Ακόμη πιο σύγχρονα μέσα είναι οι CCD - κάμερες με πολική σύζευξη φόρτισης. Πρόκειται για φωτοευαίσθητα μικροκυκλώματα που αντικαθιστούν μια φωτογραφική πλάκα και μεταδίδουν τις συσσωρευμένες πληροφορίες σε έναν υπολογιστή, μετά τον οποίο μπορούν να τραβήξουν μια νέα φωτογραφία. Τα φάσματα των αστεριών και άλλων αντικειμένων μελετώνται χρησιμοποιώντας φασματογράφους και φασματόμετρα που είναι προσαρτημένα στο τηλεσκόπιο. Κανένα μάτι δεν είναι σε θέση να διακρίνει τα χρώματα και να μετρήσει τις αποστάσεις μεταξύ των γραμμών στο φάσμα τόσο καθαρά, όπως κάνουν εύκολα αυτές οι συσκευές, που αποθηκεύουν επίσης την εικόνα του φάσματος και τα χαρακτηριστικά του για μεταγενέστερες μελέτες. Τέλος, κανείς δεν μπορεί να κοιτάξει μέσα από δύο τηλεσκόπια με το ένα μάτι ταυτόχρονα. Τα σύγχρονα συστήματα δύο ή περισσότερων τηλεσκοπίων, ενωμένα από έναν υπολογιστή και σε απόσταση μεταξύ τους, μερικές φορές σε αποστάσεις δεκάδων μέτρων, καθιστούν δυνατή την επίτευξη εκπληκτικά υψηλών αναλύσεων. Τέτοια συστήματα ονομάζονται συμβολόμετρα. Ένα παράδειγμα συστήματος 4 τηλεσκοπίων - VLT. Δεν είναι τυχαίο ότι έχουμε συνδυάσει τέσσερις τύπους τηλεσκοπίων σε μια υποενότητα. Η ατμόσφαιρα της Γης είναι απρόθυμη να αφήσει τα αντίστοιχα μήκη κύματος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων να περάσουν, έτσι τα τηλεσκόπια για τη μελέτη του ουρανού σε αυτές τις περιοχές τείνουν να βγαίνουν στο διάστημα. Είναι με την ανάπτυξη της αστροναυτικής που η ανάπτυξη των υπεριωδών, ακτίνων Χ, γάμα και υπέρυθρων κλάδων της αστρονομίας σχετίζεται άμεσα.

ραδιοτηλεσκόπια.

Ο πιο συνηθισμένος στόχος ενός ραδιοτηλεσκοπίου είναι ένα μεταλλικό μπολ παραβολοειδούς σχήματος. Το σήμα που συλλέγεται από αυτό λαμβάνεται από μια κεραία που βρίσκεται στο επίκεντρο του φακού. Η κεραία συνδέεται με έναν υπολογιστή, ο οποίος συνήθως επεξεργάζεται όλες τις πληροφορίες, δημιουργώντας εικόνες σε χρώματα υπό όρους. Ένα ραδιοτηλεσκόπιο, όπως ένας ραδιοφωνικός δέκτης, μπορεί να λάβει μόνο ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος κάθε φορά. Στο βιβλίο του B. A. Vorontsov-Velyaminov "Δοκίμια για το Σύμπαν" υπάρχει μια πολύ ενδιαφέρουσα εικονογράφηση που σχετίζεται άμεσα με το θέμα της συνομιλίας μας. Σε ένα παρατηρητήριο, οι επισκέπτες κλήθηκαν να έρθουν στο τραπέζι και να πάρουν ένα κομμάτι χαρτί από αυτό. Ένα άτομο πήρε ένα κομμάτι χαρτί και διάβασε κάτι σαν αυτό στο πίσω μέρος: «Παίρνοντας αυτό το κομμάτι χαρτί, ξοδέψατε περισσότερη ενέργεια από ό,τι έχουν λάβει όλα τα ραδιοτηλεσκόπια του κόσμου κατά τη διάρκεια ολόκληρης της ύπαρξης της ραδιοαστρονομίας». Εάν έχετε διαβάσει αυτήν την ενότητα (και θα έπρεπε), τότε πρέπει να θυμάστε ότι τα ραδιοκύματα έχουν τα μεγαλύτερα μήκη κύματος από όλους τους τύπους ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αυτό σημαίνει ότι τα φωτόνια που αντιστοιχούν στα ραδιοκύματα μεταφέρουν πολύ λίγη ενέργεια. Για να συλλέξουν έναν αποδεκτό όγκο πληροφοριών σχετικά με τα φωτιστικά στις ραδιοακτίνες, οι αστρονόμοι κατασκευάζουν τεράστια τηλεσκόπια. Εκατοντάδες μέτρα - αυτό είναι το όχι και τόσο εκπληκτικό ορόσημο για τις διαμέτρους φακών που έχει επιτευχθεί από τη σύγχρονη επιστήμη. Ευτυχώς, όλα στον κόσμο είναι αλληλένδετα. Η κατασκευή γιγάντιων ραδιοτηλεσκοπίων δεν συνοδεύεται από τις ίδιες δυσκολίες στην επεξεργασία της επιφάνειας του φακού, που είναι αναπόφευκτες στην κατασκευή οπτικών τηλεσκοπίων. Τα επιτρεπτά σφάλματα επιφάνειας είναι ανάλογα με το μήκος κύματος, επομένως, μερικές φορές, τα μεταλλικά κύπελλα των ραδιοτηλεσκοπίων δεν είναι λεία επιφάνεια, αλλά απλώς ένα πλέγμα και αυτό δεν επηρεάζει με κανέναν τρόπο την ποιότητα λήψης. Το μεγάλο μήκος κύματος επιτρέπει επίσης την κατασκευή μεγαλεπήβολων συστημάτων συμβολομέτρων. Μερικές φορές τηλεσκόπια από διαφορετικές ηπείρους συμμετέχουν σε τέτοια έργα. Τα έργα περιλαμβάνουν συμβολόμετρα διαστημικής κλίμακας. Αν γίνουν πραγματικότητα, η ραδιοαστρονομία θα φτάσει σε πρωτοφανή όρια στην ανάλυση των ουράνιων αντικειμένων. Εκτός από τη συλλογή της ενέργειας που εκπέμπεται από τα ουράνια σώματα, τα ραδιοτηλεσκόπια μπορούν να «φωτίσουν» την επιφάνεια των σωμάτων του ηλιακού συστήματος με ραδιοδέσμες. Ένα σήμα που αποστέλλεται, ας πούμε, από τη Γη στη Σελήνη θα αναπηδήσει από την επιφάνεια του δορυφόρου μας και θα ληφθεί από το ίδιο τηλεσκόπιο που έστειλε το σήμα. Αυτή η μέθοδος έρευνας ονομάζεται ραντάρ. Με τη βοήθεια του ραντάρ, μπορείτε να μάθετε πολλά. Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι έμαθαν ότι ο Ερμής περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του με αυτόν τον τρόπο. Η απόσταση από τα αντικείμενα, η ταχύτητα της κίνησης και της περιστροφής τους, η ανακούφισή τους, ορισμένα δεδομένα για τη χημική σύσταση της επιφάνειας - αυτές είναι οι σημαντικές πληροφορίες που μπορούν να βρεθούν με μεθόδους ραντάρ. Το πιο μεγαλειώδες παράδειγμα τέτοιων μελετών είναι η πλήρης χαρτογράφηση της επιφάνειας της Αφροδίτης, που πραγματοποιήθηκε από το AMS "Magellan" στις αρχές της δεκαετίας του '80 και του '90. Όπως ίσως γνωρίζετε, αυτός ο πλανήτης κρύβει την επιφάνειά του από το ανθρώπινο μάτι πίσω από μια πυκνή ατμόσφαιρα. Τα ραδιοκύματα, από την άλλη, περνούν από τα σύννεφα ανεμπόδιστα. Τώρα γνωρίζουμε καλύτερα για το ανάγλυφο της Αφροδίτης παρά για το ανάγλυφο της Γης (!), γιατί στη Γη το κάλυμμα των ωκεανών μας εμποδίζει να μελετήσουμε το μεγαλύτερο μέρος της στερεάς επιφάνειας του πλανήτη μας. Αλίμονο, η ταχύτητα διάδοσης των ραδιοκυμάτων είναι μεγάλη, αλλά όχι απεριόριστη. Επιπλέον, με την απομάκρυνση του ραδιοτηλεσκοπίου από το αντικείμενο, η σκέδαση του απεσταλμένου και ανακλώμενου σήματος αυξάνεται. Σε απόσταση Δίας-Γης, το σήμα είναι ήδη δύσκολο να ληφθεί. Ραντάρ - με αστρονομικά πρότυπα, ένα όπλο μάχης σώμα με σώμα.