Самые большие радиотелескопы: Топ-7 самых больших наземных телескопов / Хабр

Топ-7 самых больших наземных телескопов / Хабр

Этим летом телескопы наделали много шума. Фото черной дыры, далеких галактик, неожиданный сигнал из глубин космоса…

Предлагаю всех посмотреть, чтобы читая об очередном открытии, телескоп и его команда были для нас уже старыми знакомыми.

Коротко о видах телескпов

Телескоп (в переводе с греческого «далеко смотрю») — прибор для того чтобы далеко смотреть.

Смотреть можно в видимом спектре, радио диапазоне, рентгене, гамма-излучении и инфракрасном излучении. Так же телескопами можно назвать приборы улавливающие нейтрино или гравитационные волны, хотя чаще такие штуки называют детекторами или обсерваториями.

Расположить телескоп можно на Земле или в космосе. 

Минусы наземных телескопов:

— атмосфера, а так же световой и радио- шум мешают качеству получаемой информации.

Плюсы наземных телескопов:

— размеры можно увеличивать практически бесконечно.

Показательные параметры телескопов — это апертура и разрешающая способность.

Апертура — это общая площадь чувствительных элементов, а значит и сколько излучения в единицу времени может получить прибор. 

У линзового телескопа, апертура — это размер объектива, у зеркального — главного (большого) зеркала, у радиотелескопа может быть размером тарелки или общей площадью всех конструкций (такие телескопы с «дырками» называют «антенны с незаполненной апертурой»).

Разрешающая способность показывает какой минимальный угловой размер объекта может рассмотреть телескоп и зависит только от расстояния между крайними чувствительными точками.

Получается, телескопы очень разные и составить один список самых крутых было бы неправильно.

Сегодня мы расскажем только о наземных телескопах, самых больших по разрешающей способности. Многие из них — не сплошная конструкция, а многие вообще — комплексы из отдельных тарелок. У данного топа — широкий зачет по тому что можно назвать телескопом, потому он включает даже комплекс из комплексов отдельных антенн.

7 самых больших наземных телескопов

7. Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона (Atacama Large Millimeter Array, ALMA)— комплекс радиотелескопов, расположенный в пустыне Атакама на плато Чахнантор в чилийских Андах.

Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона (Atacama Large Millimeter Array, ALMA)

ALMA состоит из 54 антенн диаметром 12 м и 12 антенн диаметром 7 м. Суммарно аппаратура комплекса должна быть сравнима с пятидесятиметровой тарелкой, а разрешающая способность с телескопом размером в 13 км.

ALMA показывает еще и мощь астрономов. Плато Чахнантор находится на высоте 5 000 м, обладает самым сухим воздухом в мире не считая Антарктиды и соответствующей для горных вершин температурой. Акклиматизироваться полностью на такой высоте невозможно, поэтому работникам обсерватории выдают кислород в баллонах.

В итоге, Атакамская большая антенная решётка — самый высокий антенный комплекс и самая крупная высокогорная объединенная обсерватория, топ-1 в своем роде.

В момент написании топа проходит конкурс очередного цикла научных работ с использованием ALMA, в ходе котого вы можете узнать о работе комплекса от самих создателей: https://science. nrao.edu/facilities/alma/community

6. Сверхбольшая Антенная Решётка (Very Large Array, VLA) — 27 радиотелескопов (и один запасной) диаметром 25 м в штате Нью-Мексико, работающих как единая многовибраторная сложная антенна.

Сверхбольшая Антенная Решётка (Very Large Array, VLA)

И снова антенный комплекс в похожем биоме. Равнины Сан-Агустин в Нью-Мексико — это плоский участок пустыни вдали от крупных городов, окруженный горами.

Пустынный воздух очень сухой, а именно молекулы воды рассеивают широкий спектр излучения, благодаря чему у нас голубое небо и красочные закаты.

Вот этой всей лирики не нужно астрономам. Еще цивилизация мешает науке радио-загрязнением, с чем неплохо справляются горные массивы.

Телескопы не стоят на месте, а переезжают по рельсам с места на место три раза в год. Так можно увеличивать разрешающую способность при той же апертуре. Это самый большой подвижный антенный комплекс, топ-1 своего рода.

А еще VLA с 2017 года строит карту радиоисточников вселенной, которую можно посмотреть уже сейчас: https://public. nrao.edu/vlass/vlass-progress/

Авторы VLA сняли про себя прикольный видео-тур: https://public.nrao.edu/explore/vla-explorer/

5. Гигантский метроволновый радио-телескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT) — радиоинтерферометр из 30 антенн, каждая из которых обладает 45-метровым рефлектором.

Гигантский метроволновый радио-телескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT)

Национальный центр радиоастрофизики Индии утверждает, что построили комплекс в 3 раза большей апертурой чем у VLA и в 8 раз большей разрешающей способности.

На этот раз обошлось без пустынь и гор. Комплекс растянулся на 25 км вдоль шоссе в 10 км от города Нараянгаон. Метровый диапазон выбран потому что в нем меньше всего индустриальных радиопомех в Индии.

В результате этот комплекс топ-1 в списке самых дешевых гигантских радиоинтерферометров, благодаря доступному расположению и технологическому прорыву индийских ученых — технологии «SMART»: эластичная сетка, прикрепленная к проволочной ферме самой низкооплачиваемой рабочей силой в мире.

Индийский ролик, как и весь проект лаконичен, немногословен и под веселую музычку: https://youtu.be/_Pp8TAYXI5c

4. Обсерватория Аресибо (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC) — астрономическая обсерватория в Пуэрто-Рико, в 15 км от города Аресибо.

Обсерватория Аресибо (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC)

Диаметр тарелки Аресибо 304,8 м — это уже действительно большой телескоп, без всяких там вычислений.

Рефлектор телескопа расположен в естественной карстовой воронке и был покрыт алюминиевыми пластинами (размером примерно 1 на 2 м). Облучатель антенны подвижный, был подвешен на тросах к трём башням. Наведение телескопа на заданную точку небесной сферы осуществлялось путём перемещения облучателя. Поэтому форма тарелки сферическая, а не параболическая как у предыдущих мест.

В 1974 году было отправлено «Послание Аресибо» — радиосигнал, который был послан в направлении шарового звёздного скопления М13, находящегося на расстоянии 25 000 световых лет в созвездии Геркулеса.  

Сообщение было составлено Фрэнком Дрейком (придумал формулу, предназначенную для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике) и Карлом Саганом (предсказал океаны на Титане и Европе, объяснил сезонные изменения марсианского климата), в общем людьми, которым реально было бы о чем поговорить с инопланетянами.

К сожалению, рептилоиды не смогут дозвониться обратно. Аресибо был разрушен в 2020м году. К чести телескопа надо сказать, что в 2014 он выдержал землетрясение магнитудой 6,5 баллов, в 2017 ураган Мария, в 2020 тайфун Исайя и только потом коронавирус, ой то есть разрушение основных тросов из-за износа, привели к падению 820-тонного облучателя на главное зеркало.

Благодаря долгой истории работы (с 1963 по 2020й года) и попыткам поговорить с внеземными цивилизациями, Аресибо стал самым экранизируемым гигантским телескопом! Его снимали в фильме бондианы «Золотой глаз», фильме ужасов «Особь» и научно-фантастическом фильме «Контакт» и конечно же в сериале «Секретные материалы». Топ своего рода.

У Аресибо есть своя летняя космическая школа (https://www.naic.edu/ao/single-dish-summer-school-spring-2022) и даже фильм про него снимают (https://www.naic.edu/ao/movie), но официальный сайт упал вместе с несущей конструкцией. Может быть, ссылки починят в будущем, как и сам телескоп.

3. Сферический телескоп с пятисотметровой апертурой, «Тьяньян», «Небесное око» ( Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) — радиотелескоп на юге Китая.

«Тьяньян», «Небесное око» ( Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)

На данный момент — самый большой единичный телескоп с заполненной апертурой. Топ своего рода.

Как и Аресибо телескоп FAST использует фиксированный основной рефлектор из алюминиевых панелей, размещённый в естественном карстовом углублении, который отражает радиоволны на приёмник, подвешенный на высоте 140 метров над ним. Только тут 6 башен для перемещения приемника, а не 3.

Из-за схожести теперь на FAST вся надежда на контакт с внеземными цивилизациями. Правда, хорошо бы для этого иметь по телескопу в противоположных уголках земли, как это и было при живом Аресибо, но тут уже ничего не поделать. 

Возможно, мы уже вышли из черного списка созвездия Геркулеса, и они пытались позвонить в сторону Китая (об этом подробнее тут: https://habr.com/ru/news/t/679224/).

Китайцы сняли самый пафосный ролик в нашем топе о строительстве своего телескопа: https://youtu.be/7SRV3rnULO0

2. Радиоастрономический телескоп Академии наук, РАТАН-600 — 576-метровый радиотелескоп расположен в Карачаево-Черкесии.

Радиоастрономический телескоп Академии наук, РАТАН-600

РАТАН-600 — крупнейший в мире радиотелескоп с незаполненной апертурой.

Телескоп тоже исторический, исправно работает с 1975 года.

Как видно по фото, форма у РАТАНа не самая обычная. Зеркала по периметру — это сечение воображаемого параболоида, который направлен на изучаемый объект. Сложность такой конструкции в том, что сечения оказываются различными в зависимости от высоты цели над горизонтом. Получается, форму забора нужно менять и каждая из 895 панелей телескопа высотой 11 метров может перемещаться по трем осям небольшими приводными устройствами.

Первым телескопом такой формы был Большой Пулковский радиотелескоп. И был он настолько суров, что не только терпел питерскую погоду, но и управлялся вручную.

Большой Пулковский радиотелескоп

Помимо кругового отражателя РАТАН-600 имеет плоский отражатель, который можно убрать и конический отражатель, позволящий принимать сигналы со всего кольца одновременно.

Мало кто знает, но Балабанов снял вместо Брата 3 экскурсию по РАТАНу для Русского географического общества: https://youtu.be/RuLayC3pTKo

  1. Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) — массив из 8 основных телескопов с общей базовой линией размером со всю Землю.

Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT)

Цель проекта — наблюдение за черными дырами. Проблема на пути к этой цели — очень маленький угловой размер того что мы хотим увидеть. Телескоп с разрешающей способностью, позволяющей это сделать должен быть не меньше планеты размером.

Почему бы и нет? — подумали астрономы и объединили 8 телескопов по всему миру в один гигантский массив: ALMA, APEX, 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано, Субмиллиметровый массив, Субмиллиметровый телескоп и Телескоп Южного полюса.

Некоторые объекты из этого списка и сами представляют из себя массивы, например уже известный вам ALMA.

Кроме того, для обработки информации потребовалось два суперкомпьютера — в Институте Макса Планка и обсерватории Хейстака в MIT.

В итоге затея увенчалась успехом в 2019 году первый снимок тени черной дыры в центре галактики М87 был успешно получен и совпал (более менее) с имеющимися на данный момент моделями, насколько это можно рассмотреть.

А в 2022 году был получен снимок Стрельца А* — черной дыры в центре Млечного пути (мы писали об этом тут: https://habr. com/ru/post/666808/ и тут: https://habr.com/ru/post/668358/)

Телескоп постоянно пополняет число антенн, входящих в его состав, что дает надежду на то что изображения могут выйти на качественно новый уровень уже в ближайшие годы. 

Получается, если под размером понимать разрешающую способность, телескоп горизонта событий — финальный наземный телескоп, потому что для расположения чувствительных элементов на еще большем расстоянии потребуется уже отправиться в космос.

Видос от авторов проекта короткий и веселенький: https://youtu.be/hMsNd1W_lmE

Самые большие телескопы на Земле

За последние 20-30 лет спутниковая антенна стала неотъемлемым  атрибутом  в нашей жизни. Множество современных городов  имеют доступ к спутниковому телевидению.   Массово-популярными спутниковые тарелки стали  в начале 1990-х. Для таких антенн-тарелок, используемых, в качестве радио-телескопов  для получения  информации с разных уголков планеты,  размер действительно имеет значение.   Вашему вниманию представляются десять самых больших телескопов на Земле, расположенных в самых больших обсерваториях мира.

 

10 Спутниковый телескоп Стэнфорда, США

Диаметр: 150 футов (46 метров)

Расположен в предгорьях Стэнфорда, Калифорния, радио-телескоп, известный, как  тарелка-достопримечательность. Его посещают приблизительно 1 500 человек каждый день. Построенный Стэнфордским Научно-исследовательским институтом в 1966, в 150 футов диаметром (46 метров) радио-телескоп  был первоначально предназначен для исследования  химического состава нашей атмосферы,  но, с такой  сильной радарной антенной, позже использовался для коммуникации со спутниками и космическими кораблями.

9 Обсерватория Алгонкин, Канада

Диаметр: 150 футов (46 метров)

Эта обсерватория  находится в провинциальном парке Алгонкин в Онтарио, Канада. Главная центральная часть обсерватории — 150-футовая (46 м) параболическая тарелка, о которой стало известно в 1960-м году в период ранних технических тестов VLBI. VLBI учитывает одновременные наблюдения за  многими телескопами, которые  объединены между собой .

 8 Большой  Телескоп LMT, Мексика

Диаметр: 164 фута (50 метров)

Большой Телескоп LMT является относительно недавним дополнением к списку самых больших радиотелескопов.  Построенный в 2006, этот 164-футовый (50 m) инструмент представляет собой  лучший телескоп для  того, чтобы посылать радиоволны в его собственном частотном диапазоне. Предоставляя астрономам ценную информацию относительно звездного формирования, LMT расположен в горной цепи Негра — это пятая по высоте гора в Мексике. Это объединенный мексиканский и американский проект обошелся в $116 миллионов.

 7 Обсерватория Паркса, Австралия

Диаметр: 210 футов (64 метра)

Постройка была закончена в 1961 году, Обсерватория Паркса в Австралии была одной из нескольких, используемых чтобы передавать телевизионные сигналы в 1969 году . Обсерватория  предоставляла НАСА ценную информацию во время их  лунных миссий, передавая сигналы и предоставляя необходимую помощь, когда наш единственный естественный спутник был на австралийской стороне Земли.  Больше  50-и процентов  известных пульсаров —нейтронных звезд — были обнаружены в Парксе.

 6 Авантюриновый Коммуникационный Комплекс, США

Диаметр: 230 футов (70 метров)

Известный, как Авантюриновая Обсерватория, этот комплекс расположен в Пустыне Мохаве, Калифорния. Это один из 3-х подобных комплексов — другие два расположены в Мадриде и Канберре . Авантюрин  известен, как антенна Марса, которая составляет 230 футов (70 м) в диаметре. Этот очень чувствительный радио-телескоп — который был фактически смоделирован и позже модернизирован, чтобы быть больше чем, тарелка  из Обсерватории Паркса Австралии, и предоставлять больше информации, которая поможет в  картографии квазаров, комет, планет, астероидов и многих других небесных тел. Авантюриновый комплекс также доказал свою ценность в поиске высокоэнергетических передач нейтрино на луне.

5  Евпатория, Радио-Телескоп RT-70, Украина

Диаметр: 230 футов (70 метров)

Телескоп в Евпатории использовался, чтобы обнаруживать астероиды и космический мусор. Именно отсюда 9 октября 2008 года был отправлен сигнал к планете Gliese 581c под названием «Суперземля». Если Gliese 581населена разумными существами, возможно они пошлют нам обратный сигнал! Однако, мы должны будем ждать, пока сообщение достигает планеты в 2029 году

4 Телескоп Ловелл, Великобритания

Диаметр: 250 футов (76 метров)

Ловелл — Телескоп Соединенного Королевства, расположен в Обсерватории Джорделл-Бэнк на северо-западе Англии. Построенный в 1955, он был назван в честь  одного из создателей, Бернарда Ловелла. Среди самых известных достижений телескопа было подтверждение существования пульсара. Телескоп также способствовал открытию квазаров.

3 Эффельсберг  Радио-Телескоп в Германии

Диаметр: 328 футов (100 метров)

Радиотелескоп Эффельсберг  расположен  в западной Германии. Построенный в период между 1968 и 1971, телескоп находится в распоряжении Института Радиоастрономии Макса Планка, в Бонне. Оборудованный, чтобы наблюдать за пульсарами, звездными формированиями и ядрами отдаленных галактик, Эффельсберг — один из самых важных в мире суперсильных телескопов.

2 Зеленый Телескоп Банка, США

Диаметр: 328 футов (100 метров)

 Зеленый Телескоп Банка расположен в Западной  Вирджинии,  в центре Национальной Тихой Зоны Соединенных Штатов — это область ограниченных или запрещенных радио-передач, который очень помогает телескопу  в достижении его самого высокого потенциала. Телескоп, который был закончен в 2002 году, строился в течении 11 лет.

1. Обсерватория Аресибо, Пуэрто-Рико

Диаметр: 1 001 фут (305 метров)

Самый большой телескоп на Земле безусловно находится в Обсерватории Аресибо (Arecibo) близ  одноименного города в Пуэрто-Рико. Управляемая SRI International — научно-исследовательским институтом от Стэнфордского университета, Обсерватория участвует в радиоастрономии, радарных наблюдениях за солнечной системой и в исследовании атмосфер других планет. Огромная тарелка  была построена в 1963 году.

радиотелескоп | Изображения, определения и факты

Телескоп Lovell

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:
сэр Бернард Ловелл
сэр Мартин Райл
Гроте Ребер
Похожие темы:
радиоинтерферометр
Миллс крест
телескоп с заполненной апертурой
обтекатель
Околоземный радиотелескоп

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

радиотелескоп , астрономический прибор, состоящий из радиоприемника и антенной системы, который используется для обнаружения радиочастотного излучения в диапазоне длин волн от около 10 метров (30 мегагерц [МГц]) до 1 мм (300 гигагерц [ГГц]) испускаются внеземными источниками, такими как звезды, галактики и квазары. ( См. Радио- и радиолокационная астрономия.)

О внеземном радиоизлучении впервые сообщил в 1933 году Карл Янски, инженер телефонной лаборатории Белла, когда он искал причину коротковолновых помех. Янски установил направленную радиоантенну на поворотный стол, чтобы наводить ее на разные части неба и определять направление мешающих сигналов. Он не только обнаружил помехи от далеких гроз, но и обнаружил источник радио «шума» из центра Галактики Млечный Путь. Это первое обнаружение космических радиоволн привлекло большое внимание общественности, но лишь мимолетное внимание астрономического сообщества.

Гроте Ребер, радиоинженер и радиолюбитель, построил 9,5-метровый параболический рефлектор на своем заднем дворе в Уитоне, штат Иллинойс, США, чтобы продолжить исследование Янски космического радиошума. В 1944 году он опубликовал первую радиокарту неба. После окончания Второй мировой войны технология, разработанная для военных радаров, была применена в астрономических исследованиях. Радиотелескопы все большего размера и сложности были построены сначала в Австралии и Великобритании, а затем в Соединенных Штатах и ​​других странах.

Радиотелескопы сильно различаются, но все они состоят из двух основных компонентов: (1) большой радиоантенны и (2) чувствительного радиометра или радиоприемника. Чувствительность радиотелескопа, т. е. возможность измерения слабых источников радиоизлучения, зависит как от площади и эффективности антенны, так и от чувствительности радиоприемника, используемого для усиления и обнаружения сигналов. Для широкополосного непрерывного излучения в диапазоне длин волн чувствительность также зависит от ширины полосы приемника. Поскольку космические радиоисточники чрезвычайно слабы, радиотелескопы обычно очень велики — до сотен метров в поперечнике — и используют самые чувствительные доступные радиоприемники. Кроме того, слабые космические сигналы легко маскируются земными радиопомехами, и предпринимаются большие усилия для защиты радиотелескопов от техногенных излучений.

Наиболее известным типом радиотелескопа является радиорефлектор, состоящий из параболической антенны, которая работает так же, как телевизионная спутниковая тарелка, фокусируя входящее излучение на небольшую антенну, называемую облучателем, термин, который произошел от используемых антенн. для радиолокационных передач ( см. рис. ). Этот тип телескопа также известен как тарелка или телескоп с заполненной апертурой. В радиотелескопе облучатель обычно представляет собой рупорный волновод и передает входящий сигнал на чувствительный радиоприемник. Твердотельные усилители, которые охлаждаются до очень низких температур, чтобы значительно снизить их внутренние шумы, используются для получения наилучшей возможной чувствительности.

В некоторых радиотелескопах параболическая поверхность установлена ​​экваториально, с одной осью, параллельной оси вращения Земли. Экваториальная монтировка привлекательна тем, что позволяет телескопу следить за положением в небе при вращении Земли, перемещая антенну вокруг одной оси, параллельной оси вращения Земли. Но экваториальные радиотелескопы строить сложно и дорого. В большинстве современных радиотелескопов цифровой компьютер используется для управления телескопом по осям азимута и возвышения, чтобы следить за движением радиоисточника по небу.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В радиотелескопе простейшей формы приемник размещается непосредственно в фокусе параболического рефлектора, а обнаруженный сигнал передается по кабелю вдоль опорной конструкции питания к точке вблизи земли, где его можно зарегистрировать. и проанализировано. Однако в системе этого типа затруднен доступ к приборам для обслуживания и ремонта, а ограничения по весу ограничивают размер и количество отдельных приемников, которые можно установить на телескопе. Чаще всего перед (фокус Кассегрена) или за (григорианский фокус) фокальной точкой параболоида помещают вторичный отражатель, чтобы сфокусировать излучение в точку вблизи вершины или центра основного отражателя. Несколько фидеров и приемников могут быть расположены в вершине, где больше места, где ограничения по весу менее строгие и где доступ для обслуживания и ремонта более прост. Системы вторичной фокусировки также имеют то преимущество, что и первичная, и вторичная отражающие поверхности могут быть тщательно сформированы, чтобы улучшить коэффициент усиления по сравнению с простой параболической антенной.

Раньше в радиотелескопах использовалась симметричная тренога или квадропод для удержания облучателя или вторичного рефлектора, но такое расположение блокирует часть входящего излучения, а отражение сигналов от опорных ножек обратно в приемник искажает отклик. В более новых конструкциях облучатель или вторичный отражатель размещены вне центральной оси и не блокируют входящий сигнал. Таким образом, внеосевые радиотелескопы более чувствительны и меньше подвержены влиянию помех, отраженных от опорной конструкции в канал.

Работа радиотелескопа ограничена различными факторами. Точность отражающей поверхности может отклоняться от идеальной формы из-за производственных дефектов. Ветровая нагрузка может воздействовать на телескоп. Термические деформации вызывают дифференциальное расширение и сжатие. Поскольку антенна направлена ​​в разные части неба, возникают отклонения из-за изменения гравитационных сил. Отклонения от идеальной параболической поверхности становятся важными, когда они составляют несколько процентов или более от рабочей длины волны. Поскольку небольшие конструкции могут быть построены с большей точностью, чем более крупные, радиотелескопы, предназначенные для работы на миллиметровых волнах, обычно имеют диаметр всего несколько десятков метров, тогда как те, которые предназначены для работы на сантиметровых волнах, имеют диаметр до 300 метров (1000 футов). . Для работы на относительно длинных метровых волнах, когда отражающая поверхность не должна иметь точность выше нескольких сантиметров, становится практичным строить очень большие фиксированные конструкции, в которых отражающая поверхность может быть сделана из простого ограждения из проволочной сетки или даже из параллельных рядов. проводов.

Традиционно влияние силы тяжести сводилось к минимуму за счет максимально жесткой конструкции подвижной конструкции, чтобы уменьшить отклонения, возникающие под действием силы тяжести. Более эффективный метод, основанный на принципе гомологии, позволяет конструкции деформироваться под действием силы тяжести, а поперечное сечение и вес каждого элемента подвижной конструкции выбираются таким образом, чтобы гравитационные силы деформировали отражающую конструкцию в новый параболоид с немного другим фокусом. Затем необходимо только переместить облучатель или вторичный отражатель, чтобы сохранить оптимальные характеристики. Гомологичные конструкции стали возможны только после разработки компьютерного структурного моделирования, известного как метод конечных элементов.

Некоторые радиотелескопы, особенно те, которые предназначены для работы на очень коротких волнах, помещаются в защитные кожухи, называемые обтекателями, которые могут почти полностью устранить влияние как ветровой нагрузки, так и температурных перепадов по всей конструкции. Для таких конструкций были разработаны специальные материалы, демонстрирующие очень низкое поглощение и отражение радиоволн, но стоимость помещения большой антенны в подходящий терморегулируемый обтекатель может быть почти такой же, как стоимость самой подвижной антенны.

Стоимость изготовления антенны с очень большой апертурой может быть значительно снижена путем закрепления конструкции на земле и перемещения облучателя или вторичного отражателя для направления луча в небе. Однако для параболических отражающих поверхностей луч можно направлять таким образом только в ограниченном диапазоне углов без внесения аберраций и потери мощности сигнала.

Радиотелескопы используются для измерения широкополосного непрерывного излучения, а также узкополосных спектроскопических характеристик, обусловленных атомными и молекулярными линиями, обнаруженными в радиоспектре астрономических объектов. В первых радиотелескопах спектроскопические наблюдения проводились путем настройки приемника в достаточно широком диапазоне частот, чтобы охватить различные интересующие частоты. Поскольку спектрометр имел узкий частотный диапазон, эта процедура занимала чрезвычайно много времени и сильно ограничивала возможности наблюдений. Современные радиотелескопы ведут наблюдения одновременно на большом количестве частот, разделяя сигналы на несколько тысяч отдельных частотных каналов, которые могут охватывать гораздо большую общую полосу пропускания от десятков до сотен мегагерц.

Самый простой тип радиоспектрометра использует большое количество фильтров, каждый из которых настроен на отдельную частоту, за которым следует отдельный детектор, который объединяет сигнал от различных фильтров для создания многоканального или многочастотного приемника. В качестве альтернативы один широкополосный сигнал может быть преобразован в цифровую форму и проанализирован с помощью математического процесса автокорреляции и преобразования Фурье (, см. ниже ). Для обнаружения слабых сигналов выходные данные приемника часто усредняются за периоды до нескольких часов, чтобы уменьшить влияние шума, создаваемого тепловым излучением в приемнике.

Крупнейший в мире радиотелескоп будет построен после почти 30 лет планирования

Радиотелескоп Square Kilometer Array будет расположен на площадках в Австралии и Южной Африке.
(Изображение предоставлено СКАО)

Строительство обсерватории Square Kilometre Array (SKA), которая должна стать крупнейшим из когда-либо построенных радиотелескопов, наконец начнется после почти 30 лет подготовки.

Работы на двух площадках в Австралии и Южной Африке, где будут построены две отдельные части сети радиотелескопов, должны начаться 1 июля, заявили представители Организации SKA (SKAO) на ежегодном собрании Европейского Астрономическое общество (EAS) во вторник (29 июня).

Телескоп, который будет прослушивать радиосигналы в широком диапазоне частот от 70 МГц до минимум 25 ГГц, будет иметь общую площадь сбора в один квадратный километр. Вместо того, чтобы полагаться на одну очень большую тарелку, она будет состоять из точно спроектированной сети тарелок и антенн, распределенных по двум ее площадкам. Массив SKA-Mid, который будет расположен в пустыне Кару в Южной Африке, будет использовать 197 тарелок диаметром 50 футов (15 метров) каждая для прослушивания диапазонов средних частот. Массив SKA-Low, прослушивающий диапазоны нижних частот, будет состоять из 131 072 антенн, расположенных в Западной Австралии к северу от Перта.

Связанный: Очень большой массив: 40 лет новаторской радиоастрономии

Строительство было официально одобрено на прошлой неделе Советом СКАО.

«Я в восторге. Этот момент готовился 30 лет», — сказал Генеральный директор SKAO Филип Даймонд в заявлении . «Сегодня человечество совершает еще один гигантский скачок, взяв на себя обязательство построить крупнейшее научное учреждение такого рода на планете; не одну, а две самые большие и сложные сети радиотелескопов, предназначенные для раскрытия некоторых из самых захватывающих секретов. нашей Вселенной».

Массив сможет обнаруживать объекты, которые настолько удалены, что радиоволнам требуется 13 миллиардов лет, чтобы достичь Земли , что позволит заглянуть в самые ранние этапы эволюции Вселенной, Кьяра Феррари, курирующая вклад Франции в СКАО, говорится на пресс-конференции, состоявшейся в ходе ежегодного собрания EAS во вторник (29 июня).

«СКА изменит правила игры во многих областях, включая астрофизику, космологию и фундаментальную физику», — сказал Феррари. «У него будет уникальная возможность ответить на некоторые нерешенные вопросы об эволюции галактик и предложить нам уникальную возможность начать изучение исходного материала, лежащего в основе формирования и эволюции ярких источников от космической зари до наших дней».

SKAO, который, как ожидается, будет обеспечивать изображения более высокого качества, чем космический телескоп Хаббла , согласно веб-сайту SKAO, был впервые предложен в 1993 году Международным союзом радионауки. Страны, поддерживающие проект, создали управляющую организацию , СКАО, в феврале этого года. 16 государств-членов SKAO совместно финансируют строительство телескопа на сумму 1,55 миллиарда долларов (1,3 миллиарда евро) и 0,83 миллиарда долларов (0,7 миллиарда евро), необходимых для первого десятилетия его работы.

Телескоп будет собирать около 13 терабит данных в секунду, что эквивалентно загрузке 300 фильмов высокой четкости каждую секунду, сообщила на пресс-конференции Филиппа Хартли, научный сотрудник SKAO.

«Данные будут уникально сложными по сравнению с радиоданными и радиоизображениями, которые у нас были в прошлом», — сказал Хартли. «Это потому, что наши телескопы способны заглянуть в космос дальше, чем предыдущие радиотелескопы.0073 галактик перекрывают друг друга».

Согласно временной шкале, опубликованной вместе с объявлением, обсерватория начнет свои первые научные измерения в 2024 году после завершения первых двух дополнительных массивов. 

В конце концов, SKAO надеется расширить телескоп включая несколько сотен тарелок и сотни тысяч антенн. 

Подпишитесь на Терезу Пултарову в Твиттере @TerezaPultarova Подпишитесь на нас в Твиттере @Spacedotcom и на Facebook .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected]