Почему радиотелескопы делают очень большими?
Создание огромных радиотелескопов продиктовано двумя причинами, и прежде всего необходимостью повысить их чувствительность. Ведь, как правило, радиоизлучение далеких космических объектов несет слишком мало энергии. Способность же радиотелескопа собирать энергию зависит от размеров его антенны: чем больше площадь антенны, тем больше энергии она улавливает.
У первых радиотелескопов была очень малая разрешающая способность, то есть возможность телескопа разделять для наблюдателя два очень близких на небе объекта. Если у лучших оптических телескопов при благоприятных атмосферных условиях она достигает 0,05 секунды дуги. Иначе говоря, радиотелескоп не позволял точно определить положение наблюдаемого объекта на небе, он был неспособен различать детали па Солнце, а также на поверхности Луны и планет. Решить эту проблему можно было опять-таки путем увеличения поперечника антенны. Росли размеры антенны — росла и разрешающая способность телескопа.
Самый большой в мире радиотелескоп с вращающимся параболоидом диаметром 76 м установлен в английской обсерватории Джодрелл-Бэик. Вес этой махины (не считая подвижных частей) составляет 2000 т, а в высоту вся конструкция достигает 92 м, что соответствует 30-этажному небоскребу.
А на острове Пуэрто-Рико, в кратере потухшего вулкана, американские радиофизики соорудили радиотелескоп с неподвижной сферической антенной. Диаметр этой гигантской чаши — 305 м!
Но радиотелескопы-гиганты за очень редким исключением они могут работать в диапазоне миллиметровых и сантиметровых волн. И это понятно. Большие металлические части очень трудно изготовить с высокой точностью. Ведь для того, чтобы параболическое зеркало давало в своем фокусе четкое изображение небесного объекта, его поверхность не должна отклоняться от расчетной геометрической поверхности более, чем на одну десятую длины рабочей волны радиотелескопа. Например, если прием идет па волне 1 см, то отклонения допускаются не более 1 мм.
Другое дело, если радиотелескоп предназначен для приема метровых радиоволн. Такой телескоп построить легче. Параболическая чаша к нему делается не сплошной, а сетчатой. Благодаря этому значительно уменьшается вес инструмента, и в то же время решетчатая чаша действует как сплошная, ибо для метровых радиоволн даже дециметровые отверстия неощутимы.
Один и тот же радиотелескоп может работать па разных волнах. Для этого нужно только поменять облучатель и изменить частоту радиоприемника, то есть настроить на нужную длину полны. Важно, чтобы шероховатости поверхности параболоида не превышали установленных допусков для рабочих длин волн.
Сегодня принимается радиоизлучение «небесных радиостанций», находящихся от нас на расстоянии около 15 млрд световых лет, то есть на самом краю наблюдаемой нами Вселенной!
Необходимость подробного картографирования далеких источников космического радиоизлучения (радиогалактик, квазаров), имеющих необычайно малые угловые размеры, требует резкого повышения чувствительности и разрешающей способности радиотелескопов. Это привело к созданию так называемых радиоинтерферометров.
В простейшем варианте радиоинтерферометр может состоять из двух совместно работающих и параллельно направленных радиотелескопов, удаленных друг от друга на значительное расстояние. Поскольку антенны этих телескопов соединены кабелем, то их можно рассматривать как некую единую антенну. У такого устройства разрешающая способность будет очень высока: она увеличится пропорционально отношению длины базиса (расстояния между радиотелескопами) к диаметру антенны одиночного радиотелескопа.
В интерферометрах нового поколения (устройства) каждая антенна имеет свою систему памяти (записи па магнитную ленту) принятых сигналов. Это позволяет полностью исключить из схемы соединительные каналы и таким путем избежать искажений. В результате достигается отличное качество приема и высокая разрешающая способность.
18 июля 1979 года впервые на околоземной орбите начал работать КРТ-10— космический радиотелескоп с параболической антенной диаметром 10 м. Он был доставлен на орбитальную станцию «Салют» грузовым кораблем «Прогресс-7». Космонавты Владимир Ляхов и Валерий Рюмин смонтировали радиотелескоп в открытом космосе, и когда «Прогресс-7» отошел от станции, антенна, сделанная из тонкой металлической сетки, раскрылась, подобно зонтику. Ее «лепестки» тремя опорами были связаны с приборным контейнером, расположенным в самом фокусе антенны. Отражаясь от нее, радиоволны попадали в облучатель фокального контейнера. Оттуда радиосигналы по кабелю поступали внутрь станции, на аппаратуру преобразования и регистрации, а затем па Землю.
КРТ-10 работал в паре с наземной 70-метровой чашеобразной антенной радиотелескопа дальней космической связи, расположенного вблизи Евпатории. Так был создан первый радиоинтерферометр с огромной переменной базой, достигающей диаметра земного шара!
Б настоящее время в систему единой глобальной радиоинтерферометрии объединены все крупнейшие радиотелескопы планеты.
А теперь представим себе, что мы смотрим на небо через «радиоочки», позволяющие видеть радиоволны. Какой открылась бы нашему взору «радиовселенпая»?
«Радионебо» совершенно не похоже на то небо, которое человек привык наблюдать с детства. Известно, что днем, при Солнце, звезд на небе увидеть нельзя. Но «радиозвезды» (источники космического радиоизлучения) хорошо видны и при «радиосолнце». Только «радиосолнце» раз в десять больше дневного светила по диаметру и яркость его постоянно меняется. Временами оно вспыхивает так сильно, что буквально ослепляет... И вот что удивительно: на «радионебе» не одно, а три солнца! Это с нашим «радиосветилом» соперничают источники радиоизлучения в Кассиопее и Лебеде.
Необычно и то, что в радиолучах светится все небо, причем свечение усиливается к полосе Млечного Пути. Да и сам он сияет значительно ярче, чем в оптических (видимых) лучах. Но где же паша ночная красавица — Луна? И куда это запропастились планеты?
Луна выглядит на «радионебе» совсем непривлекательно. Фаз у нее не бывает — она постоянно и «радиополнолунии». Еще слабее «светится» в радиолучах «вспыхивающий» Юпитер. Как слабая «радиозвезда» видна Венера, едва заметен Марс...
Да, не похоже «радионебо» на обычное звездное небо Земли. Радиоастрономия открыла нам Вселенную заново!
|
|
Читайте в рубрике «Астрономические наблюдения»: |