5. Радіотелескопи. Радіоінтерферометри.

Радіотелескопи

Іноді випадкове відкриття призводить до виникнення нового напряму в науці.

Радіоастрономія почалася з того, що американський радіоінже- нер Карл Янський знайшов у грудні 1931 р. якісь дивні радіошуми, що заважали радіопередачі на хвилі 14,7 м. З’ясувалося, що джере­лом перешкод було радіовипромінювання Чумацького Шляху.

Радіотелескоп — астрофізичний прилад для прийому електро­магнітного випромінювання космічних об’єктів у діапазоні несу­чих частот від десятків МГц до десятків ГГц і дослідження його характеристик: координат джерел, просторової структури, інтен­сивності випромінювання, спектра і поляризації.

Радіотелескоп займає початкове положення (найнизькочастот- ніше) серед астрономічних приладів (або комплексів), що дослі­джують електромагнітне випромінювання.

Сучасні радіотелескопи приймають космічні радіохвилі в шес­ти діапазонах — від субміліметрового (X < 1 мм) до декаметрового (X > 10 м). Відомо, що земна атмосфера пропускає радіохвилі в діапа­зонах 1,4 і 8 мм в інтервалі від 1 см до 20 м. Інакше кажучи, найбіль­ша довжина хвилі, яку пропускає атмосфера, у 20 000 разів більша за найбільшу. Тим часом в оптичному діапазоні аналогічне відно­шення крайніх довжин електромагнітних хвиль близьке до двох. Отже, «радіовікно» у 10 000 разів ширше оптичного «вікна».

У радіотелескопах радіохвилі збирає металеве дзеркало, іноді суцільне, іноді ґратчасте. Його поверхня параболічна. Дзеркало концентрує радіохвилі на маленькій антені. Приймальна антена в радіотелескопах називається опромінювачем.

Дзеркала радіотелескопів мають дуже великі розміри — метри і навіть десятки метрів. Найбільший радіотелескоп з рухомою ан­теною розміщений у Радіоастрономічному інституті ім. М. Планка (Німеччина), D = 100 м (дзеркало).

Ще більший нерухомий телескоп є на острові Пуерто-Рико. Його дзеркало зроблене з кратера згаслого вулкана, D = 305 м, і займає площу понад 7 га. У фокусі дзеркала на висоті 135 м укріплена спеці­альна гондола з опромінювачем. Гондола може переміщатися над дзер­калом і приймати радіовипромінювання з досить великої ділянки неба.

Рис. 5. Схема радіотелескопа:

1 — антена, 2 — рупор-опромінювач, 3 — рупор-еквівалент, 4 — спрямований відгалужувач, 5 — перемикач, б — генератор шуму, 7 — змішувач, 8 — сигнал ввімкнення калібрування, 9 — гетеродин, 10 — попередній підсилювач проміжної частоти, 11 — підсилювач проміжної частоти, 12 — детектор, 13 — підсилювач низької частоти, 14 — генератор опорної напруги, 15 — синхронний детектор, 16 — RC-фільтр низької частоти, 17 — підсилювач постійного струму, 18 — реєсгрувальний прилад.

Принцип дії радіотелескопа заснований на прийомі й обробці радіохвиль від різних джерел випромінювання. Такими джерела­ми є: Сонце, планети, зорі, галактики, квазари й інші тіла Всесві­ту, а так само міжзоряний газ. Схема радіотелескопа наведена на рис. 5.

Радіоінтерферометри

На сьогодні найвідомішим РІ є введений у дію 1980 p. РТ VLA («Дуже велика ґратка»), який встановлено в пустельній місцевості штату Нью-Мексико, СІЛА. Цей РТ складається з 27 повнопово- ротних 25-метрових параболічних антен, розміщених у формі літе­ри Y з довжиною двох плечей по 21 км, а третього — 19 км. У цьому і в аналогічних випадках антени пов’язані між собою електрични­ми лініями.1

Розроблено також методи наддалекої радіоінтерферометри, коли використовують попарно великі антени, розташовані на від­станях до 12 000 км. За допомогою таких систем в радіоастроно­мії вдалось отримати кутове розділення дуже тісних об’єктів по­рядку 0,0001", що набагато краще, ніж дають оптичні телескопи (для порівняння: кутова роздільна здатність людського ока — 1'). З 1979 р. однією з антен інтерферометра є РТ, виведений супутни­ком на орбіту Землі. Завдяки радіоінтерферометрам вдається ви­вчати структуру далеких радіоджерел.