Реферати » Реферати з авіації і космонавтики » Радіотехніка та космос

Радіотехніка та космос

примх погоди чи прозорості атмосфери. За допомогою радіотелескопів можна досліджувати Всесвіт хоча у проливний дощ!

4.Борьба з перешкодами.

Нелегко створити суцільне металеве дзеркало з поперечником у кілька десятків метрів, та ще встановити так, щоб, переміщуючи дзеркало з дивовижною плавністю, його можна було націлити на будь-яку ділянку неба.
І таке творіння рук людських є справжнє диво сучасної техніки.

Іноді дзеркало радіотелескопа, як вже говорилося, роблять дуже великим, але нерухомим. При високій чутливості подібний телескоп обмежений у своїх можливостях - він завжди спрямований на одну і ту ж точку неба.

Втім, і нерухомий телескоп все-таки рухається, адже він перебувати на поверхні Землі, а земну кулю безупинно і рівномірно обертається навколо своєї уявної осі. Тому в поле зору нерухомого радіотелескопа постійно з'являються все нові і нові небесні тіла, причому спостереженню доступний досить широкий кругової пояс неба. Зрозуміло, через добу, коли Земля зробить повний оборот, картини зору радіотелескопа знову почнуть повторюватися.

Радіоприймачі приєднані до антени радіотелескопа, дуже чутливі. Якщо, наприклад, до них просто підключити який-небудь провідник, то приймач стане реагувати на безладні теплові руху в цьому провіднику. Ясніше кажучи, тепловий рух електронів викликає на кінцях провідника безладно мінливі напруги, пропорційні температурі провідника. У приймальнику ці процеси набудуть характеру «шумів» .

Хоча потужність таких перешкод від антенного пристрою мізерно мала, вони все ж, як це не прикро, часом в десятки, а іноді і в сотні разів перевершують потужність космічного радіовипромінювання. Заважають також і шуми, що у самому приймальнику при роботі транзисторів.

Шуми, породжені апаратурою, хіба що маскуються під космічне випромінювання. Вони схожі один на одного і посилюються в приймальнику одночасно.
Цією обставиною обмежується чутливість сучасних радіотелескопів. Однак за допомогою великого ускладнення апаратури вдається зареєструвати сигнали в сто раз слабші, ніж шуми апаратури.

При вивченні слабких джерел космічних радіохвиль застосовують досить складні і хитромудрі методи і пристрої. дозволяють вловити невловиме. І тут перемога залишається зрештою за людиною. Зростання техніки радіоастрономії відбувається дуже бурхливо, і з кожним роком радіотелескопи стають все більш і більш чутливими.

Втім, вже зараз чутливість радіотелескопів викликає подив. Якщо порівняти енергію випромінювання, сприйняту найкращими із сучасних радіотелескопів, з енергією видимого світла, що посилається зірками, то виявиться, що радіотелескопи в тисячі разів чутливі гігантських телескопів-рефлекторів. Серед різноманітних приймачів електромагнітних хвиль радіотелескопи не мають собі рівних.

5.Про зоркости радіотелескопів.

Завдяки складним оптичним явищам промені від зірки, уловлені телескопом, сходяться не в одній точці (фокусі телескопа), а в деякій невеликий області простору поблизу фокуса, утворюючи так зване фокальное пляма. У цьому плямі об'єктив телескопа конденсирует електромагнітну енергію світила, уловлену телескопом. Якщо в телескоп, зірка нам видасться не точкою, а кружечком з помітним діаметром.
Але це не справжній диск зірки, а тільки її зіпсоване зображення, викликане недосконалістю телескопа. Ми бачимо створене телескопом фокальное пляма.
Чим більше діаметр об'єктиву, тим менше і розміри фокального плями.

З величиною фокального плями тісно пов'язана роздільна здатність телескопа. Так називають найменшу відстань між двома джерелами випромінювання, які даний телескоп дає розрізнити окремо. Якщо, наприклад, в подвійній зірці обидві зірки так близькі на небі один до одного, що їх зображення, створювані телескопом, потрапляють практично всередину фокального плями, подвійна зірка здасться в телескоп одиночної.

Оптичні телескопи мають досить великою роздільною здатністю.
В даний час найкращі з оптичних телескопів здатні «розділити» подвійні зірки з відстанню між складовими в 0,1 секунди дуги! Під таким кутом видно людський волос на відстані 30 м.

Радіотелескопи сприймають вельми довгохвильове випромінювання. Тому фокальное пляма в радиотелескопах величезне. І відповідно роздільна здатність цих інструментів дуже низька. Виявляється, наприклад, що радіотелескоп з діаметром дзеркала 5 м при довжині радіовипромінювання 1 м здатний розділити джерела випромінювання, якщо вони відстоять один від одного більше ніж на десять градусів!

Десять градусів-це двадцять видимих ??поперечников Місяця. Значить, вказаний радіотелескоп не здатний «розгледіти» в окремо такі дрібні для нього небесні світила, як Сонце або Місяць.

Ясно, що низька роздільна здатність звичайних невеликих радіотелескопів - великий недолік; навіть при величезних розмірах дзеркала вона, як правило, поступається роздільною силі людського ока (не кажучи вже про оптичні телескопах). Як же можна усунути цю перешкоду?

Фізикам вже давним-давно відомо явище складання хвиль, назване ними інтерференцією. У шкільному підручнику фізики докладно описано, яке значення має інтерференція на практиці. Виявляється, інтерференцію можна використовувати в радіоастрономії.

Уявімо, що одночасно з двох джерел поширюються дві хвилі. Якщо вони, як кажуть фізики, знаходяться в протилежних фазах, тобто «горб» однієї припадає саме проти «западини» інший, обидві хвилі
«погасять» одне одного, і коливання середовища припиняться. Якщо це світлові хвилі-настане тьма, якщо звукові-тиша, якщо хвилі на воді - повний спокій.

Може трапитися, що хвилі знаходяться в однакових фазах («горб» однієї хвилі збігається з «горбом» інший). Тоді такі хвилі посилюють один одного, і коливання середовища будуть вчинятися з подвоєною інтенсивністю.

Уявімо собі тепер пристрій, зване радіоінтерферометром
(рис.3). Це два однакових радіотелескопа, розділених відстанню (базою) і з'єднаних між собою електричним кабелем, до середини якого приєднаний радіоприймач. Від джерела радіовипромінювання на обидва радіотелескопа безперервно приходять радіохвилі. Однак тим із них, які потрапляють на ліве дзеркало, доводиться проробити кілька більший шлях, ніж радіохвилях, уловленим правим радіотелескопом. Різниця в шляхах, звана різницею ходу, дорівнює відтинку АБ. Неважко зміркувати, що якщо в цьому відрізку вкладається парне число півхвиль улавливаемого радіовипромінювання, то
«ліві» і «праві» радіохвилі прийдуть в приймач з однаковою фазою і підсилять один одного. При непарному числі полуволн станеться зворотне-взаємне гасіння радіохвиль, і в приймач радіосигнали зовсім не надійдуть.

Зверніть увагу: при зміні напрямку на джерело випромінювання змінюється і різниця ходу.

Досить при цьому (що дуже важливо!) Лише вельми незначна зміна кута j, щоб «гасіння» хвиль змінилося їх зусиллям або навпаки, на що відразу ж відгукнеться вельми чутливий радіоприймач.

Радіоінтерферометрів роблять, як правило, нерухомими. Але ж Земля обертається навколо своєї осі, і тому положення світил на небі безперервно змінюється. Отже, в радіоінтерферометрів постійно будуть спостерігатися періодичні посилення й ослаблення радіопередачі від спостережуваного джерела космічних радіохвиль.

Радіоінтерферометрів набагато «зорче» звичайних радіотелескопів, так як вони реагують на дуже малі кутові зміщення світила, а значить, і дозволяють досліджувати об'єкти з невеликими кутовими розмірами. Іноді радіоінтерферометри складаються не з двох, а з декількох радіотелескопів.
При цьому роздільна здатність радіоінтерферометра істотно збільшується. Є й інші технічні пристрої, які дозволяють сучасним «радіо очам» астрономів стати дуже «зіркими» , набагато більш зіркими, ніж неозброєний людське око!

Рис.3 Схема радіоінтерферометра (d-його база, тобто відстань між радіотелескопами, j характеризує напрямок на джерело радіохвиль).

Радіоінтерферометрів набагато «зорче» звичайних радіотелескопів, так як вони реагують на дуже малі кутові зміщення світила, а значить, і дозволяють досліджувати об'єкти з невеликими кутовими розмірами. Іноді радіоінтерферометри складаються не з двох, а з декількох радіотелескопів.
При цьому роздільна здатність радіоінтерферометра істотно збільшується. Є й інші технічні пристрої, які дозволяють сучасним «радіо очам» астрономів стати дуже «зіркими» , набагато більш зіркими, ніж неозброєний людське око!

В лютому 1976 року радянські та американські вчені здійснили цікавий експеримент-радіотелескопи Кримської і Хайсптекской (США) обсерваторій в цьому досвіді грали роль «очей» велетенського радіоінтерферометра, а відстань у багато тисяч кілометрів між цими обсерваторіями було його базою. Так як база була дуже велика і космічні радіо об'єкти спостерігалися з різних континентів, досягнута роздільна здатність виявилася воістину фантастичною-одна десятитисячна частка секунди дуги! Під таким кутом видно з Землі на Місяці слід від ноги космонавта! Пізніше до цих експериментів приєдналися і австралійські вчені, так що астрономи «глянули» на космічні радіоджерела відразу з трьох континентів. Результати виправдали витрачені зусилля: в ядрах галактик і квазарах виявлені вибухові процеси надзвичайної активності, причому в ряді випадків спостерігається швидкість розльоту космічних хмар в квазарах, мабуть, перевершує швидкість світла!

Таким чином, нова техніка поставила перед наукою і нові проблеми принципового характеру. Досягнута нині роздільна здатність радіоінтерферометрів - це ще не межа. В майбутньому, ймовірно, радіотелескопи стануть ще зорче.

До речі сказати, і в оптичній астрономії використовують інтерферометри.
Їх приєднують до великих телескопів, щоб виміряти реальні поперечники зірок. В обох випадках інтерферометри грають роль своєрідних «очок» , дозволяють розглянути важливі подробиці у навколишньому нас Всесвіту.

Але оптичні інтерферометри по зоркости значно поступаються тим, які вживаються нині в радіоастрономії.

6. «радіоеха» в астрономії.

До цих пір мова йшла про пасивному вивченні космічних радіохвиль. Вони уловлюються радіотелескопами, і завдання астронома полягає лише в тому, щоб найкращим чином розшифрувати ці сигнали, отримати з їх допомогою якомога більше відомостей про небесні тіла. При цьому дослідник ніяк не втручається в хід досліджуваного їм явища-он

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар