Radio interferometer
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 1. september 2021; checks kræver 2 redigeringer .Et radiointerferometer er et instrument til radioastronomiske observationer med høj vinkelopløsning , som består af mindst to antenner adskilt af en afstand og forbundet med en kabelkommunikationslinje [1] [2] .
Radiointerferometre bruges til at måle fine hjørnetræk i himlens radioemission [3] . De bruges især til at opnå særligt nøjagtige koordinater og vinkeldimensioner af astronomiske objekter , samt radiobilleder af himmellegemer med høj opløsning [4] .
Med radiointerferometri opnås vinkelopløsninger på op til ~0,001 ″ . Til sammenligning er den begrænsende vinkelopløsning af enkelte antenner af radioteleskoper ~17 ″ ( diameter 100 m ved en bølgelængde på 7 mm ), hvilket ikke er nok til at løse strukturen af fjerne radiokilder . I optik har opløsningen af store jordbaserede teleskoper ( diameter ~6 m ) en grænse på ~1 ″ . Radiointerferometri gør det muligt at udføre så vigtig forskning for astronomi som: måling af radiokilders positioner med en nøjagtighed, der gør det muligt at opnå identifikation med objekter, der findes i de optiske og andre områder af det elektromagnetiske spektrum ; at måle og sammenligne med en sammenlignelig vinkelopløsning sådanne parametre som lysstyrke , polarisering og frekvensspektrum af detaljerne i undersøgelsesobjektet i radioområdet og i optik [3] .
Et yderligere trin i udviklingen af radiointerferometri var den såkaldte metode til ultra-langrækkende radiointerferometri [2] .
Historie
Opdagelserne af kosmisk radioemission af Jansky og Roeber blev gjort på grundlag af målinger af den effekt modtaget af en enkelt antenne . Radiointerferometri begyndte at udvikle sig efter Anden Verdenskrig , hvor undersøgelsen af solaktivitetens indflydelse på radarmodtagere henledte yderligere opmærksomhed på radioastronomiens muligheder . I 1946 konstruerede Ryle og Vanberg en radioanalog af det optiske Michelson-interferometer ved hjælp af dipol -arrays til 175 MHz . Basen ændrede sig fra 10 til 140 bølgelængder . I dette og i de fleste andre interferometre fra 1950'erne og 60'erne, der opererede ved meterlange bølgelængder , blev antennemønsteret sat langs meridianen , og scanning i højre ascension blev udført med jordens rotation [5] .
I 1965 foreslog de sovjetiske videnskabsmænd L. I. Matveenko , N. S. Kardashev , G. B. Sholomitsky at uafhængigt optage data på hver interferometer - antenne og derefter behandle dem sammen, som om de simulerede fænomenet interferens på en computer . Dette gør det muligt at sprede antennerne over vilkårligt lange afstande. Derfor blev metoden kaldt meget lang baseline radiointerferometri (VLBI) og har været anvendt med succes siden begyndelsen af 1970'erne.
Sådan virker det
Forsiden af en elektromagnetisk bølge udsendt af en fjern stjerne nær Jorden kan betragtes som flad. I tilfælde af det enkleste interferometer, der består af to antenner , vil forskellen i banen for de stråler, der kom til disse to antenner, være lig med
,
hvor
- forskellen i strålernes vej; — afstand mellem antenner; - vinklen mellem strålernes ankomstretning og normalen på den linje, hvorpå antennerne er placeret.
Således summeres bølgerne, der ankommer til begge antenner, i fase. Bølgerne vil være i modfase for første gang kl
... _
hvor er bølgelængden.
Det næste maksimum vil være ved , minimum vil være ved , og så videre.
Således opnås et multi -lobe strålingsmønster (DN), hvis bredde på hovedlappen ved er lig med . Bredden af hovedlappen bestemmer den maksimale vinkelopløsning af radiointerferometeret, det vil sige, at den er omtrent lig med dens bredde [7] .
Med et større antal periodisk placerede antenner vil bredden af hovedmaksimum være bestemt af forholdet mellem bølgelængden og afstanden mellem de ekstreme antenner, og afstanden til sidemaksima vil blive bestemt af forholdet mellem to bølgelængder og afstand mellem tilstødende antenner, det vil sige med en stigning i antallet af antenner, vil sidemaksima bevæge sig væk fra den primære. Som regel gøres interferometerantenner retningsbestemt ved at sænke sidesløjferne af interferometerstrålingsmønsteret på grund af individuelle antenners RP.
Antennerne er forbundet gennem faseskiftere , som kan styres til at ændre retningen af interferometermønsterets hovedmaksimum.
Enhed
Et radiointerferometer består af to (elementært radiointerferometer) eller flere antenner adskilt af en stor afstand og forbundet med et kabel, bølgeleder eller relækommunikationslinje. De signaler, der modtages af antennerne fra kilden til radioemission, føres gennem kommunikationslinjen til indgangen på en fælles modtageenhed, hvor de analyseres og optages. [en]
Højfrekvente kabeltab og tilhørende signaldæmpning begrænser radiointerferometerbaser , især ved høje frekvenser. Derfor bliver de modtagne signaler først forstærket, konverteret til lave frekvenser og først derefter transmitteret via kabel eller ved hjælp af en repeater, der ligner tv. På samme tid, for ikke at miste sammenhængen af signalerne og for at kontrollere den elektriske længde af deres udbredelsesveje, transmitteres hjælpesignaler. Basislængden af sådanne radiointerferometre kan være titusinder af kilometer , og vinkelopløsningen kan være tiendedele af et buesekund. En yderligere stigning i basen er imidlertid forbundet med vanskeligheder med signaltransmission uden tab af kohærens, kompleksiteten ved at kontrollere de elektriske længder af signaltransmissionskanaler og kompensere for store signalforsinkelser. [2]
Galleri med radiointerferometre
Radio interferometrisk billedgalleri
-
3C75
Se også
Noter
- ↑ 1 2 [bse.sci-lib.com/article094926.html Radiointerferometer] . Stor sovjetisk encyklopædi . 3. udgave (1978). Hentet 21. august 2009. Arkiveret fra originalen 6. april 2012. (Få adgang: 16. november 2011)
- ↑ 1 2 3 Radiointerferometer // Space Physics: Little Encyclopedia / Ed. R.A. Sunyaeva . - 2. udg. - M . : Soviet Encyclopedia, 1986. - S. 547. - 783 s. — ISBN 524(03). (Få adgang: 16. november 2011)
- ↑ 1 2 Thompson et al., 1989 , s. elleve.
- ↑ Konnikova V.K., Lekht E.E., Silantiev N.A. 6.4. Interferometre // Praktisk radioastronomi / M. G. Mingaliev, M. G. Larionov. - M. : MGU, 2011. - S. 241. - 304 s. (Få adgang: 29. november 2011)
- ↑ Thompson et al., 1989 , s. 26.
- ↑ Thompson et al., 1989 , s. 54.
- ↑ Prokhorov M., Rudnitsky G. Det mest skarpsynede teleskop // Verden rundt . - 2006. - Nr. 12 .
Litteratur
- Thompson R., Moran J., Swenson J. Interferometri og syntese i radioastronomi / Ed. L. I. Matveenko. — M .: Mir, 1989. — 568 s. - 1220 eksemplarer. — ISBN 5-03-001054-8 , BBC 22.64. (Få adgang: 31. januar 2012)
Links
 Ordbøger og encyklopædier |
|---|
| Teleskop | |
|---|---|
| Type | |
| montere | |
| Andet | |
| radio astronomi | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Basale koncepter | |||||||||
| radioteleskoper |
| ||||||||
| Personligheder | |||||||||
| relaterede emner | |||||||||
| Kategori:Radioastronomi | |||||||||