Радиотелескоп для чего используют
Что нужно знать о радиотелескопах
Экстремальные радиотехнологии, включая огромные антенные системы и гигантские параболы, позволяют проводить самые передовые исследования космоса
Радиотелескопы – это просто огромные чувствительные широкополосные приемники, в которых используются некоторые из самых передовых беспроводных технологий. Вы, наверное, слышали о радиотелескопах, но все ли вы знаете о том, как они работают, и о некоторых используемых в них экстремальных радиотехнологиях?
Большинству телескопы известны как оптические инструменты для наблюдения за далекими объектами. По сути, радиотелескоп – это то же самое. Но вместо того, чтобы искать свет, он ищет радиоволны. Сегодня мы с помощью оптического телескопа можем визуально увидеть то, что кажется бесконечным числом звезд, планет и галактик. Но это не все. Множество других вещей в космосе мы увидеть просто не можем. Причина этого заключается в том, что пыль и пылевые облака в космосе блокируют значительное количество света во вселенной. Но радиоволны проникают прямо сквозь облака и пыль, а также через земную атмосферу.
Оказывается, почти все в космосе излучает электромагнитные волны. Как вы помните, электромагнитный спектр начинается от постоянного тока, проходит через радиоволновый диапазон, затем переходит в инфракрасную область, за которой следует видимый свет. По мере увеличения частоты и снижения длины волны, начинаются ультрафиолетовые волны, за которыми следуют рентгеновские лучи, гамма-лучи и так далее. Радиоволны можно считать очень низкочастотным светом. Или считать свет сверхвысокочастотными радиоволнами.
Инфракрасные волны приходят от тепла. Любой объект, который излучает тепло при любой температуре выше абсолютного нуля (–273 °C), излучает радиоволны. Звезды, планеты, ионизированные газы и галактики – все излучают радиоволны. Сигналы очень слабы, так как они достигают нас через огромные расстояния. Даже при скорости света 300,000,000 метров в секунду, для того, чтобы далекие космические сигналы достигли нас, нужны годы. Но если мы сможем построить достаточно чувствительный приемник, мы сможем собрать их, изучить и попытаться понять, что же происходило в космосе в прошлом.
Приемник на основе передовых технологий
Хороший чувствительный приемник начинается с большой антенны. Чтобы преобразовывать эти крошечные сигналы из космоса в поток электронов, который мы можем зарегистрировать и обработать, антенны радиотелескопа должны быть большими, с высоким усилением и узкой диаграммой направленности. Большинство радиотелескопов имеют огромное параболическое зеркало. Поперечник самых больших из них – сто или больше футов.
Размер зеркала, или апертура, определяет коэффициент усиления антенны и ее минимальную полезную частоту. Большие зеркала имеют механические системы для вращения их по азимуту и углу наклона. Большая парабола собирает поступающие волны в сконцентрированный пучок в фокусе, где антенна преобразует слабый сигнал в напряжение, которое можно усилить.
Кстати, единица измерения силы сигнала в радиоастрономии называется янский (Ян), в честь Карла Янского (Karl Jansky), который был первым ученым, обнаружившим радиоволны из космоса. Один янский составляет 10–26 Вт на квадратный метр на герц. Согласитесь, не очень-то мощный сигнал.
Самые современные беспроводные приемники начинаются с малошумящего усилителя (МШУ). Шум является главным врагом слабых радиосигналов, поскольку при слишком высоком уровне он может их полностью маскировать. Несмотря на свое название, МШУ также добавляет шум приемнику. По большей части этот шум является тепловым, вызванным нагревом, который возбуждает атомы и электроны, создающие случайный сигнал. Возможно, вы знаете, что напряжение теплового шума рассчитывается как
В приемнике радиотелескопа МШУ охлаждается криогенными методами до температуры, близкой к абсолютному нулю (4 K). Внешний интерфейс приемника (МШУ, смеситель и облучатель) помещен в герметичный корпус и охлаждается жидким гелием. Вот это по настоящему малошумящий усилитель!
В усилителях также используются специальные компоненты, такие как транзисторы и интегральные схемы, сделанные из материалов, которые лучше всего работают на частотах дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Среди них гетероструктурные полевые и биполярные транзисторы, а также транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT), изготовленные из арсенида галлия (GaAs) и фосфида индия (InP).
После предварительного усиления сигналов перед детектированием диодом Шоттки их частота понижается в смесителе до более низкой, обычно лежащей в диапазоне от 1 до 10 ГГц. После детектирования сигналы оцифровываются и сохраняются, а затем преобразуются в цветные визуальные изображения, помогающие объяснить их природу. Поскольку удаленные космические сигналы относительно постоянны, их можно наблюдать непрерывно и усреднять для улучшения отношения сигнал/шум.
 | ||
| Радиотелескоп с очень большой антенной системой (VLA) в Нью-Мексико. (Изображение с Wikipedia). | ||
Вполне предсказуемо, что на верхних частотах миллиметрового диапазона получить большой коэффициент усиления трудно. Одно из решений заключалось в исключении усилителя и подаче сигнала антенны непосредственно в смеситель, который смещает сигнал в более низкочастотную область, где проще добиться более низкого шумового усиления. Но с этим связана проблема создания малошумящих смесителей. В настоящее время она была решена с помощью специального устройства, известного как смеситель со структурой сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС), нелинейность которого обусловлена квантовым туннелированием между двумя сверхпроводниками.
Раньше в большинстве радиотелескопов использовалась одна огромная параболическая антенна. Она может охватывать широкие диапазоны частот и усилений и обладать узкой диаграммой направленности. В более старых оригинальных разработках приемник располагался в фокальной точке параболы, чтобы получить усиление до того, как добавят шум другие части системы. Сегодня более распространенным является размещение в фокальной точке отражателя, который направляет сигнал в центр тарелки, где можно более надежно установить тяжелый приемный блок с его криогенными компонентами.
Растущая тенденция состоит в том, чтобы делать несколько меньших (менее 25 м) параболических антенн и располагать их в подвижном массиве, чей совокупный выходной сигнал будет таким же, если не мощнее, чем у одной большой параболы. Примером может служить очень большая антенная система (Very Large Array – VLA) в Нью-Мексико. В ней используются 27 парабол диаметром 25 метров каждая. Одним из применений таких составных конструкций является одновременное подключение к приемнику двух или более антенн для реализации интерферометрии – совокупности методов наложения сигналов для улучшения разрешения.
Значительная часть систем радиотелескопа приходится на вычислительную систему. Все полученные сигналы оцифровываются, сохраняются и подвергаются широкому спектру методов глубокой обработки. Вычислительная мощность системы впечатляет, поскольку центральный процессор, ПЛИС или другое устройство должны выполнять преобразования Фурье и другой анализ больших чисел с плавающей точкой. Сообщалось об использовании систем с производительностью до 750 миллиардов операций с плавающей точкой в секунду.
Частоты, представляющие интерес
Из космоса приходят радиосигналы с частотами от нескольких мегагерц до 1 ТГц. Большинство из них находится в диапазоне сотен мегагерц или единиц гигагерц. Некоторые сигналы поступают от источников тепла, но другие излучаются на одной частоте. Первыми были обнаружены сигналы в диапазоне 160 МГц. Основная часть сигналов была найдена на частоте 178 МГц. Мощный нетепловой сигнал исходит от водорода – вселенная заполнена водородом, который излучает очень узкий сигнал на частоте 1420 МГц (21 см). Астрономы выполнили широкомасштабное исследование неба на частоте 5 ГГц. Доступ к некоторым частотам, например, 10.7 ГГц и 15.4 ГГц, ограничен Федеральной комиссией по связи (FCC) и Национальной администрацией по связи и информации США (NTIA). Молекулы аммиака были обнаружены на частоте 22 ГГц. Окись углерода (СО) нашли на частоте 115 ГГц.
Источники космических сигналов могут иметь много частот. Это значит, что хорошие приемники радиотелескопов должны поддерживать широкий диапазон перестраиваемых частот. Для приема сигналов миллиметровых волн разрабатываются новые, более свершенные системы. Технология развивается, приближаясь к частоте 1 ТГц.
Правда о применениях радиотелескопов
Ученые используют радиотелескопы для изучения вселенной с ее огромным количеством звезд (солнц), планет, лун, галактик и странных источников, таких как пульсары, квазары и черные дыры. Астрономы способны измерять частоту сигнала, которая может изменяться, если источник движется по направлению к приемнику или от него. Используя принцип Допплера, они могут делать потрясающие измерения скоростей и расстояний.
Благодаря своей универсальности, большие радиотелескопы, помимо космического картографирования, использовались также и в других проектах. Одним из приложений является слежение за удаленными космическими аппаратами. Они могут использоваться в качестве резервного средства практически в любом виде деятельности, связанной с космосом: исследовании Луны, изучении Марса, связи с шаттлами и космическими станциями, а также для слежения за спутниками. И, конечно же, для поиска внеземного разума.
 | ||
| Гигантский радиотелескоп в Аресибо, Пуэрто-Рико. (Изображение с Wikipedia). | ||
Продолжается создание новых радиотелескопов. Многие из них состоят из множества параболических антенн. При этом сохраняется тенденция к увеличению размеров одиночных зеркал. Самый большой радиотелескоп США находится в Аресибо в Пуэрто-Рико. Это огромное 305-метровое сферическое зеркало, встроенное в долину. В настоящее время самый большой радиотелескоп диаметром 500 метров принадлежит Китаю. Трудно даже представить, что он будет способен «увидеть».
Новые приемники с СИС-смесителями, МШУ на HEMT транзисторах и криогенным охлаждением способны принимать сигналы с частотой, достигающей 950 ГГц, делая радиотелескопы воплощением прорывных технологий. Вероятно, и военные используют некоторые новейшие технологии, о которых мы не знаем. Как бы мы использовали эту технологию, если бы ее можно было перенести в коммерческий сектор? Есть идеи? Как насчет базовой станции сотовой связи с криогенным охлаждением. Подумайте об этом. А с другой стороны, может быть, и не стоит.
Перевод: Дмитрий Леканов по заказу РадиоЛоцман
Радиотелескоп
Содержание
Введение
VLA — «Сверхбольшой массив».
Устройство и принцип действия
где Р — мощность собственных шумов радиотелескопа, S — эффективная площадь (собирающая поверхность) антенны, Δf — полоса частот, которые принимаются, t — время накопления сигнала.
Для повышения чувствительности радиотелескопа увеличивают их собирающую поверхность и применяют малошумящие приемные устройства на основе мазеров, параметрических усилителей и т. д. Разрешение q радиотелескопа (радианы):
где I — длина волны, D — линейный размер апертуры антенны.
Первые радиотелескопы
Предпосылки
Начало — Карл Янский
Точная копия радиотелескопа Карла Янского в натуральную величину. Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), Грин Бэнк, Западная Вирджиния, США
Запись излучений, полученная Янским 24 февраля 1932 года. Максимумы (стрелки) повторяются через 20 мин. — период полного оборота антенны.
Второе рождение — Гроут Ребер
Меридианный радиотелескоп Гроута Ребера
Радиокарта небосвода, полученная Гроутом Ребером в 1944 г. [11]
После Второй Мировой войны были сделаны существенные технологические улучшения в области радиоастрономии учёными в Европе, Австралии и США. Таким образом начался расцвет радиоастрономии.
Классификация радиотелескопов
Радиотелескоп
Мы привыкли видеть мир в оптическом диапазоне и слышать в звуковом. Всем известно, что летучая мышь видит в темноте благодаря ультразвуковому локатору. Существует множество приборов, расширяющих человеческие возможности восприятия – к этому относится вся измерительная аппаратура. Она отображает всевозможные физические процессы в графическом или звуковом виде, доступном человеку.
Техническое описание
Данная установка представляет собой двухкоординатное сканирующее устройство. Оно работает в диапазоне 10ГГц, на этих частотах работают ТВ спутники. Первоначально планировалось сделать фотографию геостационарной орбиты. Дополнительно к этому было интересно посмотреть на Солнце, а так же, из разряда детской любознательности хотелось узнать, видна ли будет Луна и, вообще, что же будет на снимке.
В устройстве использована параболическая сетчатая антенна, конвертер на диапазон 10-12 ГГц, двухосевое поворотное устройство, со специально разработанным пультом управления, написана программа для управления поворотным устройством. Чтобы оцифровывать уровень, собрана плата из логарифмического преобразователя уровня AD8313, АЦП MAX1236, контроллера, передающего информацию в COM-порт. Программа, управляющая поворотным устройством, принимает данные с АЦП, добавляет к ним временные и координатные метки и сохраняет в файл. Изображение строится по простому, но необходимому алгоритму, т.к. точность координат – 1 градус, а данные идут со скоростью 10 отсчетов на градус. Т.к. в нашем случае тарелка крутится по горизонтали, то по горизонтали разрешение примерно 10 точек на градус, а по вертикали 1 точка на градус. Полный панорамный снимок с обзором на 360 градусов по ширине и 90 градусов по высоте делается примерно полтора часа. Благодаря возможностям конвертора можно принимать излучение с различной поляризацией отдельно и получать различные изображения. Такие черно-белые изображения можно составлять в одно цветное, благодаря этому спутники выглядят разноцветными. Немногие об этом догадываются, но параболическая система с головкой в фокусе параболы имеет возможность фокусироваться не только на спутники, но и пытаться сфокусироваться на, например, соседний дом, благодаря чему можно получить четкие снимки, на которых можно разглядеть каркас парника и даже рамы окон притом, что диаметр параболического отражателя значительно превосходит по размеру их ширину.
Пример работы телескопа
Снимки
Фокусировка
Вынося приемник из фокуса параболы можно фокусироваться на разные расстояния.
На верхнем изображении фокусировка на спутники, а на нижнем — на дом, при этом спутники стали более размытыми.
Вначале, когда надо было настраивать работу всей системы, за опорную точку был принят спутник Eutelsat36B геостационарной орбиты на 36º восточной долготы. Когда нами был получен положительный результат, мы сделали широкий снимок и увидели деревья. Они были очень размыты и вокруг них на некотором расстоянии была видна аура. В дальнейшем, с настройкой и дообработкой в фотошопе и осмыслением проекции, стало видно и ясно, что аура деревьев – это провода линий электропередач.
Все знают, что вокруг Земли вращается не только Луна, но и более яркий объект — Солнце, в чем можно убедиться, посмотрев эту анимацию, на котором видны оба светила.
Северное сияние
Все кто пытался смотреть спутниковое телевидение в дождь или снег, когда на небе есть только одна сплошная темная туча, знают что качество принимаемого сигнала зависит от метео-обстановки. В данном случае очевидно, что радиосигнал от спутника гасится в тучах. Но есть и другие факторы, влияющие на качество приема, например, излучение от Солнца. Нами замечено, что часто через некоторое время после сильных солнечных вспышек картинка с метеоспутников принимается с очень сильными шумами – это работает ионосфера, создавая шум.
Мы сделали снимки в период солнечной непогоды. г. Наро-Фоминск. Эффект происходил после захода Солнца.
На анимации видно движущееся Солнце.
Вспышки на земле
Однажды при периодической съемке были замечены длительные мощные вспышки, занимающие большую часть неба. Трудно получить реальное мгновенное изображение, если один снимок делается в течении 8 минут, но вы можете посмотреть на анимацию, сделанную так как это было возможно.
Если вам есть что сказать по поводу вспышек или просто есть что добавить к этой теме, пожалуйста, пишите в комментариях.
Радиотелескоп
Содержание
Введение
VLA — «Сверхбольшой массив».
Устройство и принцип действия
где Р — мощность собственных шумов радиотелескопа, S — эффективная площадь (собирающая поверхность) антенны, Δf — полоса частот, которые принимаются, t — время накопления сигнала.
Для повышения чувствительности радиотелескопа увеличивают их собирающую поверхность и применяют малошумящие приемные устройства на основе мазеров, параметрических усилителей и т. д. Разрешение q радиотелескопа (радианы):
где I — длина волны, D — линейный размер апертуры антенны.
Первые радиотелескопы
Предпосылки
Начало — Карл Янский
Точная копия радиотелескопа Карла Янского в натуральную величину. Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), Грин Бэнк, Западная Вирджиния, США
Запись излучений, полученная Янским 24 февраля 1932 года. Максимумы (стрелки) повторяются через 20 мин. — период полного оборота антенны.
Второе рождение — Гроут Ребер
Меридианный радиотелескоп Гроута Ребера
Радиокарта небосвода, полученная Гроутом Ребером в 1944 г. [11]
После Второй Мировой войны были сделаны существенные технологические улучшения в области радиоастрономии учёными в Европе, Австралии и США. Таким образом начался расцвет радиоастрономии.
Классификация радиотелескопов
Мини-лекции. Радиоастрономия. Радиотелескопы
Конечно антенну Карла Янского можно было бы назвать первым радиотелескопом но. Но она как бы не была к этому приспособлена и радиоизлучение Млечного Пути было открыто чисто случайно. А на первооткрывателя радиотелескопостроения может претендовать американец Грот Рёбер построивший первый в мире радиотелескоп. Как и следовало ожидать, построил он его по образу и подобию оптических телескопов, точнее рефлекторов. Ну, а дальше по нарастающей. Так появились не только телескопы-рефлекторы, но и рефракторы, в смысле радиорефракторы. Вот только в отличие от оптических они вовсе не похожи на своих предшественников. Никаких линз, окуляров не было. И человек сталкивающийся ранее с оптическими зрительными трубами (телескопами) находясь рядом с радиорефрактором не мог даже предположить что это за сооружение?!
РЕФРАКТОР, от латинского refractus «преломленный». Действительно линза преломляя лучи света сводила их в одну точку, — фокус. Если мысленно разбить линзу на тонкие колечки, то каждое будет преломлять свою долю лучей и в конечно счёте все колечки сведут сообща все лучи в одну точку. В радиотелескопе-рефракторе представляющим собой множество элементарных антенн, их токи сходятся в одном месте, причём строго в фазе. Так сообща все антенны телескопа «преломляют» радиолучи и сводят к одной точке «радиофокусу». В итоге суммарный сигнал в приёмнике достигнет максимального значения. Теперь для Вас не будет загадкой в нашей таблице деление всех радиотелескопов на рефлекторы и рефракторы!
Со времён Янского-Рёбера в мире было понастроено большое количество радиотелескопов. Классов, систем, подклассов, подсистем и таблица на рисунке, это хоть какая-то попытка классифицировать все эти железяки. Сразу оговорюсь, что если одни типы телескопов входят в одну группу, то это не значит, что они не могут входить и в другую?! Итак, все радиотелескопы во-первых делятся на две группы: антенны с заполненной апертурой и с незаполненной. А апертура это ещё что?
Апертура — это от латинского apertura «отверстие». В оптике это дырочка куда смотреть и чем, а в радиоастрономии работающая в данных условиях ЧАСТЬ ПОВЕРХНОСТИ сложной антенны. И если в рефлекторе сразу можно сразу предположить, что это «отверстие» есть раскрыв тарелки с диаметром D, то как же быть с рефрактором? Но тут не мудрствуя лукаво приняли за отверстие площадь геометрическую занимаемую этим самым рефрактором. Только вместо диаметра стала длина и ширина: a и b. Если и встретится где-нибудь буковка D, то это всего лишь размер сторон.
Заполненная апертура это такая, которая больше уже не станет. А незаполненная, хотя и выполняет свои функции, но как-то не очень. И при желании её можно как-то и чем-то заполнить. И судя по таблице незаполненная апертура лидирует. Почему, Вы узнаете позже.
Многочисленные стада параболоидов, потомков рёберского радиотелескопа разбрелись по всему свету и они первыми претендуют на заполненную апертуру. Здесь как-то без вопросов. А откуда взялась эта незаполненная, неполноценная? Оттуда же, откуда и стринги в противовес трусикам по колено 20-30 годов! Это случай когда одни интересы превалируют над другими.
Ну, со стрингами понятно, а причём здесь радиотелескопы? В сказке об антеннах мы с Вами говорили о проблеме широких диаграмм направленности ДН. И как из-за этой широкости мы не можем «разглядеть» не только подробности объекта, но и даже отдельно два расположенных рядом объектов?! Выход? Там где вход! В уменьшении этой широкости антенн, тех самых тарелок. Как? На рис9 небольшенькая формула. Это с учётом всяких дифракционных гадостей ширина ДН. Всё просто, чтобы уменьшить угол нужно либо уменьшить длину волны или же увеличить в диаметре тарелку! Сказано-сделано! Вот только с длиной волны как-то не очень. Задачи-то базируются именно на длинах волн. Нам остаётся лишь увеличивать диаметр тарелки. Но тут вмешалась механика, текучесть металлов, температурные изменения и пр. И если до ста-трёхсот метров ещё было терпимо, то более всё, приехали! Да, начались всякие извращения. Но всё как-то не очень и главное дорого! Что же делать? И вот какому-о Майкельсону, а точнее Альберту, светлая ему память, пришла мысль!
Чувствительность телескопа зависит же от площади раскрыва (тарелки), а разрешающая способность от диаметра (длины). Если мысленно разбить апертуру рис1 на вот такие как бы маленькие частички-антенны d, то получается. Получается, что они все (а, их много) ориентированы и чувствительны к одной гармонике пространственной частоты. Опустим все эти шибко научные доводы. По-простому нужно всю площадь апертуры использовать с умом и используя узенькие полоски все частички-антенны расположить вдоль этих полосок с длиной значительно больше диаметра. Да, пострадает чувствительность. Но как и со стрингами, чем-то нужно пожертвовать?! Так появился класс антенн-телескопов с высоким разрешением, получившим эту странную незаполненную апертуру. А, незаполненную, это как?
На рис2 Вы видите апертуру тарелки. Она вся используется на 100% и считается заполненной. На рис4, это область спектральной чувствительности нашей тарелки в uv-плоскости пространственных частот. Уж догадался о Вашем вопросе. Забудьте про эти странные названия неизвестно чего? Главное форма (половина реальной) и радиус этой площадки Smax рис11. А теперь посмотрите на рис3. Та же внешне тарелка но вот только из неё вырезана середина и если активная часть тарелки голубая, то на рис3 только узкая полоска! Вот она и работает. И что? А то, что реакция отображённая на рис4 точна такая же как и от заполненной. Всё осталось не смотря на потерю площади. А, что всё-таки изменилось? Чувствительность уменьшилась. Но это тот случай когда радиоастрономам, как оказалось важнее узкая ДН и высокое разрешение! И тарелка стала с незаполненной апертурой.
Другой вариант на рис5. Это так называемый потомок креста Миллса. На самом деле цветные полоски очень узкие (по сравнению с протяжённостью). Это тоже считается радиотелескоп с незаполненной апертурой. Почему? А где его тарелка? Ну, тарелки нет (как основы, точки отсчёта), она воображаемая и не тарелка, а прямоугольная плоскость (на рис6 жёлтого цвета). По идее и реакция на uv-плоскости должна быть одинаковой.
Что же это такое за параллельный синтез и ещё какой-то последовательный? Синтез, применительно к радиоастрономии-это получение из простого элементарного чего-то более сложного, с другими качественными характеристиками. А собственно синтез чего? Апертуры! Параллельный апертурный синтез — это одновременные наблюдения на всех антеннах. Последовательный апертурный синтез — это последовательные во времени наблюдения с перемещающимися по земной поверхности антеннами. А если скажем парабола (тарелка) одна, почему она с параллельным синтезом? Вроде бы синтезировать-то и нечего? Ну не совсем. Ведь всю апертуру можно представить как бесконечное множество элементарных антенн, работающих в унисон, здесь и сейчас. А в последовательном синтезе постепенно двигая антенны ведут наблюдения и только потом, после обработки сводят дебит с кредитом. И добиваясь нужного результата получают какую-то апертуру. Как пример Т-образная система (такие существуют) рис7 с параллельным синтезом. А на рис8 с последовательным синтезом. Здесь как бы недостающая часть Т-образной получается посредством передвижения красного квадратика (антенны) по земле и только потом. Вообще-то всё это делается для достижения каких-то целей и в частности увеличение разрешения телескопа. В конечном (упрощённом) виде получим коэффициент [ЭТА] рис10, равным отношения телесного угла ДН элементарной составляющей радиотелескопа к телесному углу ДН полученную в результате синтеза. Для телескопов с параллельным синтезом он равен всегда [1]. Для последовательного всегда больше единицы. Для суперсинтеза Райла он достигает 1000! Так, что игра стоит свеч!
И последнее. Система с независимой записью сигналов. В двух словах — получение данных с двух и более радиотелескопов и их записи на магнитный носитель. Затем совместная обработка и получение результата.
Вот теперь можно приземлиться и поговорить о конкретных железяках-радиотелескопах. Хотя и тоже в двух-трёх словах. Для описание особо значимых железок посвящены отдельные страницы. Эта таблица как основа взята из книги 1973 г. А готовилась ещё раньше, а посему некоторые радиотелескопы в то время ещё не существовали (были в проекте), а некоторых уже нет. Какие-то усовершенствованные и выглядят не так как на моих рисунках.
Наконец-то мы добрались до главного. Начнём с самой маленькой категории, — жёлтого цвета, то есть с заполненными апертурами. Ну с параболоидами Вы худо-бедно познакомились, начиная с рефлектора Рёбера. Не смотря на отношение параболоидов к меньшинству их на самом деле в мире несметное количество! Только в состав одного Сибирского солнечного радиотелескопа входит аж 256 штук!
Далее. Сферические чаши. Это лежащие на земле (в углублениях земли) части сферы. Те же рефлекторы, но только сферические. И как пример радиотелескоп в Пуэрто-Рико, рассказ о котором есть отдельная страница!
Ещё два примечательных два брата-акробата. Это перископические радиотелескопы в штате Огайо (США) и Нансе (Франция). Им и не только также посвящена отдельная страница. Чёрная, траурная рамка вокруг названия говорит о том, что его уже нет в живых! Это бывший радиотелескоп в штате Огайо! Его разрушили. Земля, деньги, гольф-клуб! В Нансе ещё живой. Можете в Гугле (в Яндокс-картах разрешение хуже) посмотреть.
Перейдём к рефракторам. Синфазные полотна или решётки, как Вам угодно? Это расположенные горизонтально большое количество элементарных антенн (диполи и диполи Надененко). Решётками, как правило называют систему из небольшого количества антенн и их можно сосчитать. Полотна это много антенн. :-)) Такая система даёт неплохие результаты правда и недостатки тоже присутствуют. Под цилиндрами скрываются системы состоящие из отрезка параболического цилиндра и синфазного полотна. С одной стороны как бы рефлектор, а по принципу собирания общего сигнала, — рефрактор. Такие системы существуют как отдельно, так и в составе других систем-радиотелескопов (по аналогии с параболоидами).
Ну вот! Наконец-то мы добрались до радиотелескопов с незаполненной апертурой. Во-первых это рефлекторы. Да они также как и параболоиды собирают радиолучи в одну точку, но совсем не похожи на своего старшего брата. Так «клеверный лист» имеет действительно такую клеверную форму. Вот только отражает не сплошное зеркало, а состоящее из кусков, металлических листов. Это листы размером 6Х6 метра и числом равным 5000 листов. Каждый лист как и параболоид может вращаться в двух плоскостях на 45°! Кроме того все листы радиально перемещаются по лепесткам «клеверного листа». Вот какая загогулина получается?! Антенна Хорнера также как предыдущая крестообразная, но состоит из двух пересекающихся параболических секций. АПП, это так называемая антенна переменного профиля. Здесь как и в случае с «клеверным листом» сделано расчленение отражающей поверхности. Различные положения отрезков позволяет менять форму этой самой отражающей поверхности. И только при наблюдении объектов в зените отражающая поверхность образует раскрыв (апертуру) максимального значения, окружность поэтому и в таком положении считается с параллельным синтезом. В остальных же случаях, — нет.
Рефракторами с незаполненной апертурой считаются решётки. Это система из нескольких элементарных антенн (диполей). Антенны располагаются на равных расстояниях друг от друга. Но беда не приходит одна и умники начали менять расстояния добиваясь более узкой диаграммы направленности. Более серьёзными системами являются крестообразные радиотелескопы — кресты. Это крест Миллса в Австралии, в Пущино на Оке, в Харьковской области (УТР-2 Ивановка), солнечный радиотелескоп в Бурятии (Тунка). Кольцевая антенна в Кулгуре (Австралия) состоящая из 96 параболоидов стоящих по кругу. И в тоже время это фазируемая решётка. Типа она конечно женщина, но блондинка, а это уже меняет дело. Так и с фазируемой решёткой. Просто решётка, это одно, а фазируемая? Ну, это уже меняет дело!
У нас остались самые упёртые и непредсказуемые антенны с незаполненными апертурами да ещё и с последовательным синтезом апертур. Это в первую очередь пулковский радиотелескоп и Зеленчукский РАТАН-600. Они представляют собой АПП о которых мы узнали ранее. РАТАН это расширенный, пулковский с большими возможностями. Более подробно на странице о РАТАНЕ-600.
К рефракторам с последовательным синтезам можно отнести двухэлементные интерферометры о которых есть целая страница. Суперсинтез Райла и VLA я бы отнёс к экзотике, насколько они отличаются от остальных систем. Если Райл своим методом синтезирования, то VLA своими размерами! Не даром же и абриевиатура VLA (Very Large Array)расшифровывается как Очень Большая Антенна (антенная решётка)! Она представляет собой кучу параболоидов поставленных на ЖД-рельсы в виде буквы Y. Каждое плечо длиной в 21 км.! Так и хочется брякнуть: « А, Вам слабо?!» :-)).
Конечно вся эта таблица, поверхностное знакомство, но? Но теперь Вы не будете смотреть на всё это. И хоть немного узнаете что-то новое, неизведанное!