Мини-лекции. Радиоастрономия. Рефлекторы

   Думал ли тогда, в тридцатые годы Грот Рёбер, строя свой радиотелескоп, что он открыл эру параболоических радиотелескопов?! Оказалось, что это именно так. И теперь их по всему миру несметное количество. Что же это такое и как оно работает?

   Прежде чем продолжить наш разговор нам необходимо познакомиться с этими странными названиями как-то: парабола, гипербола, эллипс и окружность?.. Надеюсь уважаемые читатели Вы ещё не забыли со времён школы, что такое конус? И, что он получается путём образования конической поверхности рис6а. Вообще-то коническая поверхность образует две плоскости образующие потом два конуса. Если пересечь такую плоскость (плоскости) так называемой секущей плоскостью S, рис6a,b,с то образуются некие кривые. На рис6а это гипербола. Рис6b — эллипс, а на рис6с — парабола. Особые условия: секущая плоскость S на рис6a,b не должна быть параллельна образующей линии, а на рис6с наоборот, обязательно должна быть! Если на рис6b S будет параллельна основанию конуса So то при пересечении получится окружность, как частный случай эллипса.

   К чему это я всё Вам пытаюсь втюхать? А, к тому, что все эти параболы и иже с ними применяются в радиотелескопах. На рис[1-5] показаны «оптические» схемы радиотелескопов-рефлекторов. Это как бы поперечный разрез парабалоидов и пр., прямо по осевой линии. И то, что Вы видите, конфигурация наших тарелок-рефлекоров и составляющих радиотелескопов. На рис1 схема с применением полусферы, точнее части сферы. Ну отпиликали ножовкой и всё, тарелка готова. Вот только в отличие от линз (оптических) где можно наворотить кучу всяких разных (создать объектив) у нас так не получится. А, в чём собственно дело? В сферической аберрации. Это дефект от рождения, — невозможность сфокусировать лучи от краёв зеркала (тарелки) и центральных. Зато есть хитрая особенность, фокусировка лучей в так называемой фокальной области располагающейся по окружности с радиусом равным 1/2R, где R, радиус сферы (сферического зеркала как часть сферы). Это именно и применяется в некоторых типах радиотелескопах. Но об этом в других мини-лекциях.

   Ну со сферическими зеркалами понятно, а чего там хорошего в параболических? Оказалось, что парабола как нельзя лучше подходит для наших целей, ну почти. Её основное свойство то, что все лучи падающие в зеркало и параллельные центральному, отражаясь от параболы сходятся в одной точке, — фокусе! Да, есть нюансы... Вот на рис2 один из вариантов схемы с зеркалом-параболоидом с так называемым прямым фокусом. Здесь приёмная часть (антенна) облучатель находится в фокусе зеркала. Так были построены радиотелескопы Гротом Рёбером рис7 и в обсерватории в Пущино на Оке, — радиотелескоп РТ-22 рис8. С небольшими отличиями также устроен и его брательник, находящийся в Крыму, близ Симеиза, точнее местечка Кацивели.

   Чтобы уменьшить другие дефекты-аберрации, как оказалось, нужно применять «длиннофокусные» системы (хотя не во всех случаях), а именно выполнить условие f>D, то есть уменьшить диаметр зеркала! В основном же поддерживаются соотношения f/d = 0,25-0,6. Такая вот схема радиотелескопа создавала для практики некоторые неудобства. Ведь самой тарелке-зеркалу по барабану какие длины волн отражать (собирать), а вот селекцией занимается собственно облучатель. Теперь представьте себе как его поменять на другой (на другую длину волны)?! Для этого даже неподалеку находится специальная вышка. На рис8 она была справа. Я её в фотошопе убрал. В интернете есть фото брательника из Симеиза (Кацивели) где такая же вышка видна.

   Для удобства и не только впоследствии (слямзили из оптики) стали применять системы Кассегрена рис3 и Грегори рис4. Как видите применили вторичные зеркала. В Кассегрене гиперболическое, а в Грегори эллипсовидное. И вот теперь облучатель находится внизу рефлектора-тарелки, что конечно же удобнее. Но лучшее, — враг хорошего, а посему?.. Правильно, кабину со всякими сменными облучателями и прочим барахлом стали ставить внутрь тарелки, прямо на дно. Вот на рис9 Вы и видите во всей красе такой радиотелескоп РТФ-32. Его место приписки обсерватория («Ленинградка») в Бурятии, — «Бадары». Вы ещё встретитесь с «Бадарами» как минимум на двух мини-лекциях и узнаете почему же Ленинградка, да ещё и в Бурятии?!. Точно такие же брательники (РТФ-32) стоят в Светлом Ленинградской области и в Даусузе (близ Зеленчукской) в Карачаево-Черкесской республике.

   Там же, на рис9 в квадратике видна увеличенная та самая гипербола из системы Кассегрена.

   И под занавес, познакомьтесь с ещё одним видом радиотелескопа, несколько экзотичным хотя и как бы параболическим, но не совсем, рис5. Это гибрид рупорно-перамидально-параболический. Во какой?! Как видите он с поворотом лучей. Единственное применение (как радиотелескопа) известное мне, так это в США, в штате Нью-Джерси, в Холмделе. Огромное сооружение... Вот пожалуй и всё.

   Продолжение здесь:


6. Рефракторы. Решётки    http://www.proza.ru/2019/02/16/1434

7.  Радиоинтерферометры.   http://www.proza.ru/2019/02/18/629

8. Перископы.   http://www.proza.ru/2019/02/19/374                               

9. Кресты.   http://www.proza.ru/2019/02/20/380

10. Цилиндры в Пущино.   http://www.proza.ru/2019/02/22/353

11. Солнечная. Бадары.   http://proza.ru/2019/02/23/1204

12. Квазар.   http://www.proza.ru/2019/02/24/1883

13. Пуэрто-Рико.   http://www.proza.ru/2019/02/25/714

14. Украина.   http://www.proza.ru/2019/02/26/1771

15. Зеленчукская.   http://www.proza.ru/2019/02/28/261

16. Аврора.   http://www.proza.ru/2019/02/28/265

17. Объект. Изображение.   http://www.proza.ru/2019/03/06/678

18. Пулково.  http://www.proza.ru/2019/03/14/296

19. Нью-Мексико  http://www.proza.ru/2019/03/14/300