Радиотелескопы

Изучением космических радиоисточников занимается радиоастрономия. Она зародилась в 1931 г., когда случайно было обнаружено радиоизлучение Млечного Пути. Спустя 15 лет в созвездии Лебедя нашли первый точечный источник радиоволн - слабую галактику, которую впоследствии удалось разглядеть в оптическом диапазоне.

Доходящее до Земли радиоизлучение большинства небесных объектов очень слабое. Для обнаружения и приема космического радиоизлучения используются приборы, которые получили название радиотелескопов. Радиотелескопы состоят из антенного устройства и чувствительной приемной системы. Приемная система, или радиометр, усиливает принятое антенной радиоизлучение и преобразует его в удобную для дальнейшей обработки форму.

Основное назначение антенного устройства - собрать максимальное количество энергии, приносимой радиоволнами от объекта. В качестве антенны используется сплошное металлическое или сетчатое зеркало, имеющее форму параболоида. Антенна радиотелескопа отличается от обычных антенн радиосвязи высокой направленностью, т. е. способностью выделять радиоизлучение небольшого участка неба. В фокусе параболоида помещается облучатель - устройство, собирающее радиоизлучение, направленное на него зеркалом. Облучатель передает принятую энергию на приемное устройство, где сигнал усиливается, детектируется и регистрируется.

Радиотелескопы очень большого размера могут быть построены из отдельных зеркал, каждое из которых фокусирует принимаемое излучение на один облучатель. Примером является российский радиотелескоп РАТАН-600. Антенна этого телескопа представляет собой замкнутое кольцо диаметром 576 м, состоящее из 895 плоских зеркал размером 2,1 × 7,4 м, образующих сегменты параболоида.

Мощность радиосигнала, поступающего на вход приемника, прямо пропорциональна площади антенны. Поэтому антенна большего размера с одним и тем же приемником дает лучшую чувствительность, т. е. позволяет обнаружить слабые источники с малой мощностью излучения. Антенны крупнейших радиотелескопов достигают сотен метров. Крупный радиотелескоп с вращающимся металлическим рефлектором диаметром 100 м находится недалеко от города Бонна в Германии. Неподвижная антенна в Аресибо (Пуэрто-Рико), располагающаяся в кратере потухшего вулкана, имеет диаметр 305 м. Для того чтобы изменить направление приема излучения, в этом радиотелескопе делают перестановку облучателя.

Если радиоизлучение источника одновременно воспринимается двумя и более антеннами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга, и затем эти сигналы суммируются, то вследствие интерференции радиосигналов разрешающая возможность телескопов значительно возрастает. Такой инструмент называется радиоинтерферометром. Расстояние между радиотелескопами радиоинтерферометра может составлять сотни и даже тысячи километров. Например, многоэлементный радиоинтерферометр VLA (штат Нью-Мексико, США) состоит из 27 индивидуальных 25-метровых параболоидов, разнесенных на 25 км друг от друга. Радиоинтерферометры со сверхдлинной базой объединяют радиотелескопы, разнесенные на тысячи километров. С их помощью удалось получить угловое разрешение порядка 0,0001''.

Радиоволны свободно проходят сквозь огромные межзвездные газопылевые облака и атмосферу Земли. Поэтому методы радиоастрономии очень важны для изучения, например, центральных районов Млечного Пути и других галактик, так как оптические волны, идущие из этих областей, полностью поглощаются.

В большей или меньшей степени радиоизлучательной способностью обладают все галактики. Но некоторые из них отличаются повышенной активностью.

Все известные радиоисточники в 80-х гг. ХХ в. были сведены в каталог, который насчитывает свыше 100 тыс. объектов.

В 1958 г. астрономы США получили первое радарное эхо от другой планеты - Венеры. Отражения радарных сигналов от других планет дают самые точные измерения расстояний. Эти же методы позволили проникнуть через плотную атмосферу Венеры и исследовать рельеф ее поверхности. С помощью радара были точно определены периоды вращения Венеры и Меркурия.

Читать далее