Leonid Ivanovich Matveenko | |
---|---|
Fødselsdato | 20. december 1929 |
Dødsdato | 2019 |
Videnskabelig sfære | radio astronomi |
Arbejdsplads | Rumforskningsinstituttet RAS |
Alma Mater | Leningrad Polytekniske Institut |
Akademisk grad | Doktor i fysiske og matematiske videnskaber |
Akademisk titel | Professor |
Priser og præmier |
![]() |
Leonid Ivanovich Matveenko (1929—2019) — sovjetisk og russisk videnskabsmand [1] , specialist inden for radioastronomi, opfinder og grundlægger [2] af en fundamentalt ny observationsmetode [3] — meget lang baseline radiointerferometri (VLBI eller VLBI) ), Doctor of Physics and Mathematics Sci., professor, vinder af USSR's statspris (1986), Honored Scientist (2001), noteret med taknemmelighed fra præsidenten for Den Russiske Føderation (2006).
Født den 20. december 1929 i landsbyen Rossoshentsy, Chigirinsky-distriktet , Kirovograd-regionen (Ukraine, USSR). Far, Ivan Martynovich Matveenko, var en sømand fra Sortehavsflåden, en radiooperatør på destroyeren Kerch. Efter sænkningen af destroyeren i 1918 blev han sendt for at organisere kollektive gårde i Ukraine. Under Holodomor (1932-1933) døde hans første kone, mor L. I. Matveenko. Oplysninger om hende er ikke bevaret. I. M. Matveenko vendte tilbage til Simferopol med et barn. Der giftede han sig med Polina Ivanovna Savenko (1900-1981), som blev mor til drengen. P. I. Savenko arbejdede som signalmand, derefter som skiftleder ved Central Telegraph i Simferopol. Hun introducerede en ny metode til optagelse af telegrammer, som fremskyndede tidspunktet for modtagelse af telegrammer fra stemmen og lettede signalmændenes arbejde.
Uddannelse1950-1956 studerende ved Leningrad Polytekniske Institut , Fakultetet for Fysik og Mekanik.
1966 forsvar af en ph.d.-afhandling om emnet "Undersøgelse af radiolysstyrkefordelingen af Krabbetågen" ved Statens Astronomiske Institut. P. K. Sternberg (Moskva statsuniversitet, Moskva).
1972 tildelt titlen som seniorforsker en.
1979 forsvar af en doktorafhandling om emnet "Undersøgelse af strukturen af radiokilder (metode til radiointerferometri med meget lange baser)".
I 1987 blev han tildelt titlen som professor, forberedte 10 kandidater og 1 doktor i naturvidenskab.
Arbejdsaktivitet1956-1962 - radioingeniør ved Fysisk Institut. S. P. Lebedeva ( FIAN ).
1962-1966 - Leder af radioastronomiske observationer af Deep Space Communications Network i RAS FIAN i Pushchino.
1966-1969 - Forsker, FIAN , Moskva.
1969-2000 - Leder af laboratoriet for Rumforskningsinstituttet ved Det Russiske Videnskabsakademi (Moskva).
2000-2019 - Chefforsker ved Rumforskningsinstituttet ved Det Russiske Videnskabsakademi (Moskva).
Videnskabeligt arbejdeI 1962 annoncerede L. I. Matveenko metoden til uafhængig radiointerferometri med meget lange baser (VLBI, VLBI-metoden) ved Center for Deep Space Communications ( CDKS ) i Evpatoria og forberedte et projekt for Evpatoria-Simferopol interferometeret. Matveenko var projektleder og var direkte ansvarlig for udførelsen af observationerne. Under eksperimentet blev der opnået en stigning i nøjagtigheden af at bestemme koordinaterne (rumfartøjets position) [4] ved at måle faseforskellen af de modtagne signaler, samtidig med at der blev bibeholdt sammenhængende modtagelse, mens der samtidig blev optaget signaler tilvejebragt ved synkronisering fra atomfrekvens/tid standarder. Resultater af projektet i Yevpatoriya: udvikling af metoder til måling og tuning af store antenner ved hjælp af kilder til kosmisk radioemission, løsning af problemer med radiointerferometerjustering, herunder søgningen efter lyse kompakte referenceradiokilder, som blev en vigtig milepæl for udviklingen af VLBI metode.
Det var i denne periode, at L. I. Matveenko lavede den første rapport om sin opdagelse, VLBI-metoden, på et seminar i laboratoriet for radioastronomi ved Lebedev Physical Institute i Pushchino . Der modtog denne besked ikke support. Laboratoriets leder , V. V. Vitkevich, annoncerede resolutionen: "Den kan ikke anbefales til offentliggørelse [5] ." Metoden var uforståelig og helt ny. Senere, på et seminar i SAI, anbefalede seminarets formand, professor D. Ya. Martynov, at patentere metoden. L. I. Matveenko indgav en ansøgning til patentkontoret , korrespondance blev gennemført i et helt år, og patentet blev nægtet på grund af manglen på en betydelig økonomisk effekt. Men L. I. Matveenko gav ikke op og sendte i december 1963 en artikel, der beskrev hans nye metode, til tidsskriftet Radiophysics. På det tidspunkt besøgte direktøren for det britiske Jodrell Bank radioobservatorium, professor B. Lovell, som var medlem af måneprogrammet, CDKS i Evpatoria, kom til CrAO for radioastronomernes sommerskole og lærte om Matveenkos nye metode. . B. Lovell støttede forslaget om at skabe et radiointerferometer "Evpatoria - Jodrell Bank", han så praktisk anvendelse i opdagelsen og forstod innovationen af metoden, selvom han på det tidspunkt ikke så pointen i en så høj målenøjagtighed.
I 1963 tjente L. I. Matveenko som videnskabelig direktør for Memorandum of International Radio Astronomical Observations af CDSS i Evpatoria og Jodrell Bank (USA), sammen med direktøren for radioobservatoriet, professor B. Lovell. Uanset dette blev et lignende eksperiment udført i Canada. Det canadiske eksperiment og Evpatoria-Jodrell-Bank-eksperimentet demonstrerede den reelle mulighed for radiointerferometri med uafhængig signaldetektion.
I 1965, på trods af de praktiske resultater af eksperimenter, rejste den nye metode stadig mange spørgsmål, men dens offentliggørelse i et tidsskrift i tidsskriftet Izvestiya VUZov. Radiofysik” [6] fandt sted sammen med N. S. Kardashev og G. B. Sholomitsky. Artiklen blev kun accepteret til offentliggørelse efter udelukkelsen af ordene "det er hensigtsmæssigt at bruge pladsfaciliteter til udvikling af denne retning."
I 1968 blev L.I. Matveenko den videnskabelige direktør for radioastronomiobservationer i det fælles arbejde af Pushchino-Green Bank (USA), fra USA, projektlederne M. Cohen og K. Kellerman. Formålet med projektet var at observere radioastronomiske kilder ved 6 og 3 cm bølgelængder, og projektet havde et vigtigt praktisk resultat. Muligheden for observationer med et interkontinentalt radiointerferometer blev bekræftet eksperimentelt [4] .
I 1969 fandt det første VLBI-eksperiment sted i Crimea-Green Bank (USA). Som et resultat af forsøget blev der opnået en vinkelopløsning tæt på grænseværdien under jordforhold [7] .
Også i 1969 blev Matveenko udnævnt til videnskabelig vejleder for eksperimentet ved Massachusetts Institute of Technology (USA) fra USSR, den amerikanske vejleder var professor B. Burke. Som et resultat af eksperimentet blev observationer ved en bølgelængde på 2,8 cm mulige, og radiointerferenslober blev opnået fra kilderne 3C 273 og 4C 39,25 med en vinkelopløsning på 0,0005''.
I 1969 blev L.I. Matveenko den videnskabelige leder af det internationale eksperiment Simeiz (Krim) - Highstack (USA). Som et resultat af eksperimentet blev koordinaterne for interferometerbasen forfinet med en nøjagtighed på op til 50 m, tidskorrektioner blev bestemt i forhold til signalerne fra Loran-S navigationssystemets station.
I 1971 var L. I. Matveenko den videnskabelige direktør for det næste VLBI-eksperiment Krim - Highstack (USA). Da responsen fra interferometeret (radiointerferenslober) ikke svarer til strålingen fra et enkelt punkt på billedet af det observerede objekt, men til en af de rumlige frekvenser af dette billede, så for at opnå selve billedet, er nødvendigt at måle alle dens rumlige harmoniske, det vil sige at udføre observationer af kilden på radiointerferometre med baser af forskellig længde og orientering. Og så, baseret på de resulterende harmoniske, kan du bygge et billede. Derfor blev antennerne fra den 64. CDKS i Goldstone (Californien), RT-22 (22.) på Krim (Simeiz) og den 43. antenne i Green Bank (USA) brugt til eksperimentet, som danner tre interferometre. For at øge følsomheden af RT-22 blev der sammen med teamet af V. B. Steinshleiger udviklet et radiometer med en støjsvag forstærker af typen maser, og sammen med teamet af L. D. Bakhrakh blev der udviklet et Cassegrain-antennebestrålingssystem. NRAO har skabt et specialiseret MARK II dataoptagelse og behandlingssystem baseret på AMPEX studie videooptagere. En meget stabil krystaloscillator styret af en rubidium-standard blev brugt som referenceoscillator på RT-22, mens en hydrogen-type generator blev brugt på Green Bank og Goldstone. Som følge heraf er følsomheden af målinger steget betydeligt.
I 1977 grundlagde L. I. Matveenko det indenlandske VLBI Network (VLBI). Tilstedeværelsen af netværket gjorde det muligt at opnå en unik nøjagtighed ved bestemmelse af afstande.
I 1984-1996. L. I. Matveenko er medlem af ekspertrådet for den højere attestationskommission for fysik under USSR's regering.
I 1968-1999 medlem af Council for Radio Astronomy of the Academy of Sciences of the USSR.
Siden 1967 har Matveenko været medlem af International Astronomical Union. Han arbejdede aktivt i den professionelle presse, først som vice-chefredaktør for tidsskriftet " Letters to the Astronomical Journal " (siden 1974), derefter siden 1984 medlem af redaktionen for tidsskriftet " Earth and Universe ".
Siden 1984 har L. I. Matveenko ledet VLBI-projektet i Vega-projektet og var medlem af International Astronomical Union og det europæiske VLBI-netværk.
Siden 1999 har han været medlem af Problemrådet for Astronomi ved Det Russiske Videnskabsakademi .
Efter at have dimitteret fra fakultetet for fysik og mekanik ved Leningrad Polytechnic Institute i 1956 arbejdede L. I. Matveenko i laboratoriet for radioastronomi på det fysiske institut. P. N. Lebedev Academy of Sciences i USSR . På Krim-stationen i Lebedev Physical Institute (1956-59) undersøgte han aktive områder på Solen, målte parametrene for højhastighedsplasma-udstødninger og målte deres baner og hastigheder. Matveenko deltog i skabelsen af et radiointerferometrisk kompleks og i banemålinger under de første rumraketter - Lunars. Arbejdet med at fastlægge koordinaterne satte skub i den tekniske løsning af disse spørgsmål på basis af VLBI.
I fremtiden (1960-65) kom erfaringerne med forskning til at bestemme koordinaterne for de første rumraketter til nytte, da man skabte målekomplekset for Center for Deep Space Communications (CDKS ). Radiointerferometeret udviklet af FIAN-specialister blev grundlaget for CDKS-målekomplekset. En metode var nødvendig til ultrapræcis måling af koordinater - 0,1 fra en bue. På kortest mulig tid skabes ADU-1000 antenner, bestående af otte 16 meter parabolantenner installeret på en fælles pladespiller. Slagskibets kanontårne blev brugt som drejeskive, instrumenteringskabinen var lavet af højtryksgasholdere (gaslagertanke). L. I. Matveenko udarbejdede måleteknikken og bestemte egenskaberne for store antenner. Værket var vellykket og blev meget værdsat af M. V. Keldysh og S. P. Korolev . Dette afspejlede sig i beslutningen fra eksperterne, der var tilbage på folderen med dokumentationen: ”Videnskabelig og historisk værdi. Må ikke ødelægges. Gem i arkivet" [8] .
Metodevisning
I 1962 foreslog L. I. Matveenko metoden til radiointerferometri uden ledninger. Efter diskussion i SAI blev metoden foreslået patenteret. Men L. I. Matveenko mente, at metoden ikke skulle patenteres, den skulle tilhøre alle. I december 1963 fik man tilladelse fra Patentstyrelsen til at offentliggøre metoden. I 1965 blev en artikel af L. I. Matveenko, N. S. Kardashev og G. B. Sholomitsky "På et radiointerferometer med en stor base" offentliggjort i tidsskriftet Izvestiya VUZov. Radiofysik". Sideløbende arbejdes der på at udvikle metoder til måling af antenneparametre. De eksisterende teknikker var ikke egnede, da signalkilden skulle placeres i en afstand af ti kilometer fra antennen. Det var endnu sværere at finde ud af teknikken til at justere interferometeret. Vi var nødt til at finde lyse kilder til kosmisk radioemission. En af disse kandidater kunne være en radiokilde i Krabbetågen, den eneste metode til at estimere dens vinkeldimensioner er Måneokkultationsmetoden. Bølgeledere, hvori der ophobes vandkondensat, var også et stort problem, hvilket reducerede systemets følsomhed. Det blev foreslået at afbryde bølgelederne, og for at bevare sammenhængen, den samtidige optagelse af pilotsignaler fra atomare frekvensstandarder. De opnåede billeder af Krabbetågen ved bølgelængder fra 3 cm til meter inklusive gjorde det muligt at identificere individuelle strukturer, bestemme deres spektre og arten af radioemission.
Første praktiske resultater af metoden
Observationer af Krabbetågen organiseret og udført i 1964 ved metoden til at dække Månen i en bred vifte af radiobølgelængder gjorde en væsentlig korrektion i vores forståelse af dette objekt, skallen og den amorfe masse indeholdt i den blev opdaget, kilden af relativistiske partikler er en neutronstjerne, var variationen af radio-emission bestemt fysisk natur. Vinkeldimensionerne af en kompakt radiokilde, pulsaren , er blevet målt, og effekten af spredning er blevet fastslået. Disse resultater dannede grundlaget for L.I. Matveenko "Undersøgelser af radiolysstyrkefordelingen af Krabbetågen", som blev forsvaret i 1966 ved SAI ved Moscow State University.
Uafhængige eksperimenter og bekræftelse af muligheden for at realisere VLBI ved korte bølgelængder
VLBI-metoden, offentliggjort i den åbne presse, blev implementeret i 1967 af radioastronomer i Canada [9] og uafhængigt i USA. Efter afslutningen af eksperimenter i USA henvendte M. H. Cowan (California Institute of Technology, USA) og K. I. Kellerman (National Radio Astronomy Observatory, USA) FIAN til V. V. Vitkevich om at udføre et eksperiment mellem radioteleskopet i Pushchino og Green Bank ( USA). L. I. Matveenko blev inviteret til at tage denne retning, der var en "kold krig" i gården og et kapløb om overlegenhed i rummet blev gennemført. FIAN-direktør N. G. Basov "åbnede" dog grønt lys, og eksperimenterne begyndte. Krim Astrophysical Observatory ( CrAO, direktør A. B. Severny ) og National National Radio Astronomy Observatory (NRAO, USA) var involveret i arbejdet. I slutningen af eksperimenterne fik repræsentanter fra USSR (I. G. Moiseev og L. I. Matveenko) mulighed for at stifte bekendtskab med en række radioastronomiobservatorier i USA: University at Berkeley, Massachusetts Institute of Technology , Highstack Observatorium. Da han vendte tilbage, på kortest mulig tid, blev der skabt udstyr til justering af radioteleskopet i CrAO , og der blev udført undersøgelser for at vælge lokationen for modtagelse af signaler fra Loran-S navigationssystemet i Østersøen. I 1969 indgår USSR's Videnskabsakademi en aftale med NRAO (USA) om brugen af deres udstyr på USSR's territorium med betingelsen om tilbagevenden. I henhold til denne aftale bringes en rubidium-frekvensstandard fra Green Bank til observationer. Af en række tekniske årsager viste det sig at være umuligt at bruge det, og et rubidiumur leveret på kortest mulig tid fra det svenske rumobservatorium blev brugt i forsøget . I mangel af mobiltelefoner og andre moderne kommunikationsmidler var dette ikke let at gøre. Båndoptagelser af eksperimentet blev overført til California Institute of Technology til behandling. For pålidelighedens skyld blev dataene behandlet på computere på Goddard Space Flight Center ( NASA ). Eksperimentet sikrede opnåelse af en vinkelopløsning tæt på grænseværdien på Jordens skala, specificerede koordinaterne og bestemte tidskorrektionerne, herunder med stationer i Loran-S navigationssystemet placeret i Spanien og Tyrkiet. Muligheden for at implementere interferometri ved korte centimeterbølger blev bevist, strukturen af kvasarer blev undersøgt , og der blev foretaget korrektioner til teoretiske modeller af troposfæren . For yderligere forskning var det nødvendigt at tiltrække yderligere observationer og yderligere radioteleskoper.
Udvidelse af metoden til hele verden
I 1969, på initiativ af M.V. Keldysh , blev Rumforskningsinstituttet (nu IKI RAS ) oprettet , og yderligere eksperimenter er allerede udført på basis af det i RSDB-laboratoriet i astrofysikafdelingen i I.S. Rumprojektet VLBI modtager støtte fra Scientific and Production Association opkaldt efter S.A. Lavochkin (nu JSC "Scientific and Production Association opkaldt efter S.A. Lavochkin). IKI RAS skabte en prototype af et radioteleskop til drift i rumforhold ved store temperaturforskelle, spejldiameteren (3,1 m) blev bestemt af raketkåben. Optimal orbital parametre : apogee - 20.000 km, perigee - 800.000 km til evaluering blev afspejlet i det japanske projekt VSOP-1 (VLBI Space Observatory Program), som senere udviklede sig til et tæt internationalt samarbejde og lagde det teknologiske og metodiske grundlag for jord-rum interferometre.
De udførte eksperimenter beviste muligheden og nødvendigheden af VLBI til at løse astrofysiske og anvendte problemer. Instrumenternes følsomhed har nået grænseværdierne. Praktisk talt alle radioteleskoper i verden begyndte at forene sig i et enkelt netværk. Dette blev lettet af professor D. L. Yens udvikling af et enkelt og pålideligt optagesystem Mark II baseret på en seriel videokassetteoptager. Observationer blev udført i en bred vifte af radiobølger fra millimeter til meter inklusive. Observationen omfatter NASA-radioteleskoper i Tidbinbilla, Australien, Madrid, Goldstone, Maryland Point, Bangalore, Onsala, Owens Valley, Jodrell Bank, Pushchino, Effelsberg, Italien.
I 1985, i USSR, under Vega-projektet (Venus-Halley [10] ), blev unikke 70-meter-antenner fra CDKS sat i drift i Ussuriysk og Evpatoria, en 64-meter-antenne blev forbundet til den i Bear Lakes, en 25 meter antenne i Ulan Ude og to RT-22. Netværket er udstyret med Mark II optagesystemer, brintfrekvensstandarder og støjsvage indgangsforstærkere. Akademikerne E.P. Velikhov , A.M. Prokhorov og R.Z. Sagdeev yder stor hjælp til at skabe netværket .
Det oprettede netværk har markant udvidet det globale netværks muligheder for målenøjagtighed. VLBI-metoden blev brugt til at måle ballonsondernes baner i Venus atmosfære med en nøjagtighed på 100 meter. Turbulensparametre og dimensioner af gigantiske hvirvler i atmosfæren blev bestemt. Til disse undersøgelser har L.I. Matveenko blev tildelt statens pris for videnskab og teknologi i 1986.
Udviklingen af VLBI blev bestemt af fremskridtene inden for teknologien til signaloptagelsessystemer. NRAO og Highstack Observatory (USA) har udviklet Mark III bredbåndssignaler og VLBA (Very Large Baseline Array) software. Placeringen af antennerne giver optimal dækning af rumlige frekvenser. Netværket fungerer døgnet rundt i automatisk tilstand. På nuværende tidspunkt er der indført et Mark V registreringssystem baseret på standard diskdrev, og et system til transmission af signaler via fiberoptiske kanaler er i drift. Dette system fjerner praktisk talt begrænsningen på båndbredden af det modtagne signal. Databehandling udføres i specialiserede computercentre i USA, Tyskland, Holland.
En vinkelopløsning på 0,0001 buesekund blev opnået, hvilket gjorde det muligt at detektere protoplanetariske ringe i Oriontågen, 500 parsec væk fra os. Disse observationer gjorde det muligt at udarbejde måleteknikken og bestemme de optimale parametre for systemet til løsning af de grundlæggende problemer med koordinat-tidsstøtte. De opnåede resultater og metodiske udviklinger underbyggede muligheden for præcisionsmålinger og dannede grundlaget for skabelsen af et unikt kompleks af koordinat-tidsstøtte "Kvazar-KVO". Bidraget fra L. I. Matveenko til oprettelsen af dette kompleks i 2006 blev tildelt taknemmeligheden fra præsidenten for Den Russiske Føderation. I 2006 blev Leonid Ivanovich tildelt guldmedaljen fra American Biographical Institute som grundlæggeren af RSDB.
På nuværende tidspunkt er VLBI-metoden blevet hovedmetoden i studiet af den fine struktur af både radiokilder og objekter i andre områder af det elektromagnetiske spektrum. Næsten alle radioobservatorier i verden deltager i disse undersøgelser. Metoden udvikles aktivt og bliver i stigende grad brugt i millimeter- og submillimeterområdet. Et fremragende resultat opnået ved hjælp af VLBI-metoden i 2019 var observationen af "skyggen af et sort hul" i galaksen M87 af et netværk af millimeter- og submillimeterteleskoper placeret på forskellige kontinenter på kloden [16]. VLBI-metoden blev brugt til at studere den fine struktur af kosmiske kilder: blazarerne 3C 454.3 og OJ 287, kvasarerne 3C 273 og 3C 345, kernen i radiogalaksen M 87, de aktive kerner i galakserne NGC 1275 og NGC 45 8 , jetflyet i Cygnus A, H2O-maser-emissionen i stjernedannende områder i Orion KL og objekt W3 OH. L. I. Matveenko forbedrede metoden til at analysere kildernes struktur. Resultaterne af hans forskning er blevet offentliggjort i mere end 50 artikler.