Мини-лекции. Радиоастрономия. Кресты

   Стремление радиоастрономов заглянуть как можно дальше в глубину миров привело к стремлению повысить разрешение радиотелескопов. Вот только проблема упёрлась в непреодолимую стену. В невозможность создания радиотелескопов-параболоидов с диаметром «тарелки» более 100-300 метров. Получалось, что ситуация тупиковая?! Оказалось, что нет. Не совсем, что нет и не очень, что да! Так родилась идея создавать радиотелескопы с незаполненной апертурой! В мини-лекции РАДИОТЕЛЕСКОПЫ уже говорилось об этом, но я повторюсь... От чего зависит эта самое разрешение? От ширины диаграммы направленности антенны, а она? Она от отношения длины волны к физической длине (диаметру) антенны, в смысле «тарелки». Длину волны мы изменить не можем, а в размер диаметра мы упёрлись! И, что делать?

   Всё оказалось просто и дёшево и даже сердито! Ведь если вырезать из той же «тарелки» узкую полоску, то ДН не изменится, по крайней мере по длине полоски. Да собирательная способность, а с ней и чувствительность радиотелескопа уменьшится, но? Но главное для нас его избирательность, разрешение, а оно осталось прежним. А, что если полоску увеличить многократно, что произойдёт? Правильно разрешение увеличится, в смысле ДН станет уже многократно! А, что если вместо полосы железа, да поставить решётку или полосу этих решёток? Тот же эффект, — сужение ДН. То, чего мы и добивались! То есть диаграмма ДН хорошая такая же как была бы у параболоида с диаметром длинной этих решёток. Вот только площадь занимаемая ими и апертура стало быть меньше чем у огромного параболоида с огромной апертурой... Вот такие антенные системы стали называть с незаполненной апертурой. ДН как у огромного параболоида, а на поверку всего лишь линейная решётка километровой длины!

   Хорошо? Хорошо, то хорошо, да ничего хорошего! ДН по ширине полоски оказала широкой, ножевой. С одной стороны ДН узкая, а с другой просто широченная. Ведь угол ФИ, то есть ширина ДН равен отношению длины волны к размеру апертуры. А это а — длина полосы, b — ширина полосы. Даже на рисунке с чисто условными размерами длина в 7 раз больше чем ширина. А в реальности, с километровой длиной?.. Получается, что все хлопоты напрасны? И антенна в одной плоскости очень избирательна, зато в другой всю грязь собирает. Но идея исправить положение пришла быстро.

   Поперёк одной полосы поставили ещё одну, точно такую же. Затем применили некоторые чисто аппаратные меры и получили радиотелескоп с очень высоким разрешением. Их (радиотелескопы) обозвали КРЕСТАМИ! Как бы модель такого креста на рис3d. А на рис3b объединённая ДН креста. Два лепестка это вид сверху и как бы горизонтальный разрез ДН. Квадратик и есть условно общая ширина ДН. Кресты делают и из решёток, на рис3а вот такой крест.

   По непонятным мне соображениям крест собирают не полностью, а в виде буквы [Т] рис3с,е. Кресты в таком виде это радиотелескопы с параллельным синтезом и с незаполненной апертурой. Потому как информацию получают мгновенно, без каких либо манипуляций с апертурой. Но иногда строят вот такие системы как на рис3f. Здесь уже последовательный синтез и чтобы заполнить апертуру нужно последовательно снимать информацию передвигая небольшой фрагмент по пространству.

   На рис7 показаны формулы характеризующие крест на рис3d. [a], ширина ДН по длине полосы. [b], аналогично по ширине полосы. Из формул видно, что по ширине полосы ДН гораздо шире. [c], площадь как бы заполненной апертуры с которой ДН была бы такой же как и у креста. А, вот чувствительность больше на величину формулы [d]. Площадь заполненной апертуры больше эффективной площади двух полос креста в a/2b!

   И напоследок как пример три известных креста. На рис1 крест Миллса в Австралии. Снимок пятидесятых годов. На рис2 Сибирский солнечный радиотелескоп (крест) в Бурятии. На рис6 его схема. На рис4,5 украинский Т-образный радиотелескоп декаметрового диапазона, УТР-2. На рис4 карта местности, а на рис5 снимок со спутника. На снимке лишь фрагмент. Подробнее на отдельной странице.

   Продолжение здесь:


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