Принцип дії і будова оптичного та радіотелескопа

Радіотелескоп

Рисунок - Very Large Array (VLA). «Надвеликий масив» — радіотелескоп-інтерферометр, Нью-Мексико, США.

Рисунок - Радіотелескоп Аресібо (англ. Arecibo radio telescope). Найбільший в світі (305 м) одноапертурний радіотелескоп, Пуерто-Ріко.

Радіотелескоп — астрофізичний прилад для прийому власного 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, спектру і поляризації.

Антени деяких радіотелескопів схожі на звичайні рефлектори. Вони збирають радіохвилі у фокусі металевого увігнутого дзеркала, яке можна зробити ґратчастим і величезних розмірів — діаметром у десятки метрів. Інші радіотелескопи — це величезні рухомі рами, на яких паралельно один одному закріплені металеві стрижні або спіралі. Радіохвилі, що надходять, збуджують у них електромагнітні коливання, які після підсилення потрапляють на дуже чутливу приймальну радіоапаратуру для реєстрації радіовипромінювання об'єкта.

Радіотелескоп займає початкове положення (найнизькочастотніше) серед астрономічних приладів (або комплексів), що досліджують електромагнітне випромінювання. До радіотелескопів належать також гравітаційні телескопи. Більш високочастотні прилади:

· Інфрачервоний телескоп (діапазон теплового (інфрачервоного) випромінювання);

· Телескоп — (оптичний діапазон (іноді включаючи інфрачервоний і (або) ультрафіолетовий світловий діапазон);

· Рентгенівський телескоп (рентгенівський діапазон).

Будова та принцип дії. Радіотелескоп складається з антенної системи і радіоприймального пристрою — радіометра. Конструкції антен відрізняються великою різноманітністю, що обумовлена дуже широким діапазоном довжин хвиль, які використовуються в радіоастрономії (від 0,1 мм до 1 000 м). Для спрямування антен в область неба , яка досліджується, їх встановлюють звичайно на азимутальних монтуваннях, що забезпечують повороти по азимуту та висоті (повноповоротні антени). Існують також антени, що допускають лише обмежені повороти, і навіть повністю нерухомі. Напрям прийому в антенах останнього типу (звичайно дуже великого розміру) досягається шляхом переміщення опромінювача, що сприймає відображене від антени радіовипромінювання.

Рисунок – На таких машинах перевозять антени до місця установки

Для спостереження на коротких хвилях поширені дзеркальні параболічні антени, встановлені на поворотних пристроях, що служать для наведення радіотелескопів на джерело радіовипромінювання; за принципом дії такі радіотелескопи аналогічні оптичним телескопам-рефракторам. Часто використовуються комбінації ряду дзеркальних антен, що сполучені кабельними лініями в єдину систему — «ґрати». Для спостереження на довгих хвилях використовуються ґрати з великого числа елементарних випромінювачів — диполів.

Радіотелескоп повинен володіти високою чутливістю, що забезпечує надійну реєстрацію можливо більш слабкої густини потоку радіовипромінювання, гарною роздільною здатністю, що дозволяє спостерігати менші просторові деталі досліджуваних об'єктів. Мінімальна густина потоку ΔР, що реєструється, визначається співвідношенням:

ΔP=P/(S√Δft)

де Р — потужність власних шумів радіотелескопа, S — ефективна площа (збираюча поверхня) антени, Δf — смуга частот, що приймаються, t — час накопичення сигналу.

Для поліпшення чутливості радіотелескопів збільшують їх збираючу поверхню та застосовують малошумні приймальні пристрої на основі мазерів, параметричних підсилювачів, тощо. Роздільна здатність q радіотелескопа (в радіанах):