Реферат: Антенні рати з наддовгою базою

Вимір космічних відстаней. РІСДБ дозволить до того ж робити найбільш точні виміри космічних відстаней, що єзадачею фундаментальної важливості в астрономії. Точне знання шкали відстаней у Вселеній необхідно для оцінки її загальної маси й енергії, розуміння її еволюції в минулому і майбутньому; у даний час ця шкала відома з невизначеністю в два рази. Приладиз високою роздільною здатністю відкривають можливість безпосереднього виміру відстаней. Наприклад, у випадку залишку наднової, що приблизно розширюється рівномірно в усі сторони, швидкість розширення може бути обмірювана по доплерівскомузрушенню частоти випромінювання. Порівняння обмірюваної швидкості зі змінами діаметра, що спостерігаються, дозволяє оцінити далекість об'єкта. Така методика була недавно використана міжнародною групою радіоастрономів для визначення відстані до наднової, що спалахнула в скупченні галактик у Діві в 1979 р. Спостереження за допомогою РІСДБ виявили, що швидкість кутового розширення оболонки цієї наднової складає приблизно 0,003" у рік. Спектри у видимій і ультрафіолетовій областях показали, що оболонка наднової розширюється зі швидкістю 11 000 км/с, що відповідає 0,003" у рік. На сьогоднішній день точність цього методу складає приблизно 35%; очікується, що за допомогою створюваногоРІСДБ аналогічні виміри можна буде робити зі значно більш високою точністю.

Метод радіоінтерферометріїз наддовгою базою дозволив також провести високоточні виміри релятивістського скривлення траєкторій поширення радіохвиль гравітаційним полем Сонця. Спочатку запропонований у якості одного з трьох класичних засобів перевірки правильності загальної теорії відносності, цей ефект був експериментально підтверджений у 1919 р. при спостереженні зірок під час повного сонячного затьмарення, коли вони здавалися відхиленими від своїх положень під впливом гравітаційного поля Сонця. Оптичні спостереження, однак, мають той недолік, що їхній приходитьсяпроводити у віддалених куточках Землі в ті лічені хвилини, поки триває сонячне затьмарення. Що ж стосується радіохвиль, то їх можна приймати в будь-який час. Релятивістське скривлення траєкторій поширення хвиль обміряно майже по всьомунебу дослідниками Національного геодезичного центру США за допомогою радіоінтерферометрів з наддовгою базою «Поларіс» і «Ірис». Тисячі спостережень, проведених протягом ряду років, підтвердили правильність теоретичних пророкувань з точністю до десятих часток відсотка.

Виміри Землі. Хоча РІСДБ був задуманий як інструмент для астрономічних спостережень, він буде використовуватися і при вивченні різних земних явищ, таких як рухлітосферних плит, обертання Землі і скривлення земної поверхні під дією приливних сил. Подібні геофізичні додатки можливі завдяки тому, що показання радіоінтерферометра залежать не тільки від джерела випромінювання, що спостерігається, але і від обертання Землі, а також від довжини й орієнтації базової лінії, що з'єднує дві антени. Метод заснований на багаторазових спостереженнях опорних джерел випромінювання (таких як квазари) настільки вилучених, що їх можна вважати нерухомими точками на небесному зводі. Зміни чи форми швидкості обертання Землі впливають на результати вимірів, що можуть не збігатися в різних сеансах спостереження.

Геофізичний радіоінтерферометр із наддовгою базою дозволяє визначити відстань між двома рознесеними на велику відстань антенами з погрішністю, що не перевищує довжину хвилі, на якій проводяться спостереження. З його допомогою, отже, можна визначати зміни розмірів Землі, меншчим на 1 см. Інтерферометр «Арієс» Лабораторії реактивного руху (США) здійснює великі виміри з метою виявлення землетрусів з малими переміщеннями через лінії розламів. Не дивно, що країни, піддані землетрусам, такі як Китай, Італія і Японія, виявили велику цікавість до геофізичних радіоінтерферометрів і вже побудували радіотелескопи, призначені для виміру ліній розламів земної поверхні. Оскільки в РІСДБ коливання інтерференційних смуг викликаються обертанням Землі, геофізичні спостереження можуть використовуватися для виміру швидкості обертання Землі в одиницях часу, що задаються мазерними годинник. Тривалість доби була обмірювана за такою методикою з точністю до десятої часткимілісекунди, а положення осі обертання на поверхні Землі було визначено з точністю до декількох десятків сантиметрів.

Для проведення геофізичних вимірів необхідно виключити земні ефекти з астрономічних даних. Це являє собою досить важку задачу, ускладнену ще і флуктуаціями сигналів космічних джерел радіовипромінювання, непередбаченим впливом атмосфери й іоносфери Землі на радіосигнали, повільним дрейфом атомних годин на різних станціях і навіть релятивістськомускривленнірадіохвиль під впливом Сонця. Для уточнення найважливіших геофізичних і геодезичних параметрів радіотелескопи в усьому світі об'єдналися під егідою НАСА в проекті «Динаміка кори» і в згаданих раніше системах «Поларіс» і «Ірис». Із створенням РІСДБ з'явиться можливість одержувати точні зображення космічних джерел радіовипромінювання, використовуваних у геодезії як точки відліку. У той же час РІСДБ забезпечить регулярні спостереження, що доповнять і розширять уже існуючі мережі геодезичних радіоінтерферометрів з наддовгою базою.

РІСДБ у космосі. Ще одним застосуванням РІСДБ буде міжпланетна навігація. Свої здібності в цьому відношенні мережіРІСДБ продемонстрували з вражаючим успіхом під час недавньої радянської програми «Вега», ціль якої полягала в посилці космічного апарату до Венери і комети Галлея. Відповідно до цієї програми, що з'явиласянайбільшим з коли-небудь здійснюваних міжнародних проектів, мережа з 20 антен у різних точках земної кулі стежила за двома космічними апаратами. Обоє вони досягли Венери в червні 1985 р., скинувши в її атмосферу апарат, що спускається на аеростаті, з передавачем, що працює на частоті 1,7 Ггц. МережаРІСДБ супроводжувала ці апарати, що гналисьвенеріанськими вітрами, швидкість яких, як показали виміри, досягає 225 км/ч.

Пролетівши Венеру, апарати продовжували рух до місця зустрічі з кометою Галлея, що відбулася 6 і 9 березня 1986 р., на тиждень раніш запланованої зустрічі комети з космічним апаратом «Джотто» Європейського космічного агентства. Учені цього агентства розраховували направити «Джотто» на освітлювану Сонцем сторону комети для того, щоб зробити фотознімки, але оскільки в них не було точних даних про місце розташування комети, їхні фотокамери могли виявитися спрямованими на тіньову сторону. Оптичні зображення комети, отримані апаратами «Вега», разом з даними про положення «Джотто», що поставляються мережеюРІСДБ, дозволили європейським вченим в останній момент скорегувати траєкторію космічного апарата і підвести його на відстань трохи сотень миль від освітленого Сонцем крижаного ядра комети. Фотокамери на борті апарата «Джотто» одержали можливість зробити вражаючі знімки комети Галлея 14 березня, під час максимального зближення апаратуз кометою до моменту припинення зв'язкуз апаратом після його зіткнення з осколками комети.

У будь-якому випадку, навіть коли РІСДБ використовується разом з іншими розосередженими по земній кулі радіотелескопами, його роздільна здатність в остаточному підсумку буде обмежена розмірами Землі. Подальше підвищення роздільній здатності системи зв'язано з винесенням базових ліній у космічний простір, ймовірно, на Місяць чи навіть на інші планети. ПобудоваРІСДБ із базуємими в космосі антенами сполучена з чималими технічними труднощами, зв'язаними з розробкою великогабаритних антен підвищеної точності і високочутливих приймачів, призначених для роботи в суворих космічних умовах, де неможливо забезпечити їхнє обслуговування людиною. Можливість побудови таких космічних систем уже була доведена групою вчених США, Австралії і Японії, що використовували невелику антену на борті супутника в якості одного з елементів РІСДБзі змішаним наземним і космічним базуванням.

Плани створення спеціалізованих РІСДБ із залученням системи супутників уже зараз обговорюються в США, Західній Європі, Японії і Радянському Союзу. Висунуто пропозицію про спільний проект НАСА і Європейського космічного агентства по висновку супутника «Квазат» з антенами діаметром 10 – 15 м на навколоземну орбіту до середини наступного десятиліття. Радянський Союз також оголосив про програму створення космічногоРІСДБ, що припускає вивід двох чи трьох супутників «Радіоастрон» на орбіту з апогеєм до 75 000 км. Європейські й американські вчені запрошені брати участь у цих дослідженнях, однак прагнення уряду США обмежити обмін із СРСР технологічними досягненнями в області освоєння космічного простору може знизити ступінь участі американських учених.

У більш віддаленомумайбутньому радянські вчені мають намір вивести на сонячну орбіту гігантські антени з поперечними розмірами в декілька кілометрів. Такі ґрати могли б мати базові лінії довжиною декілька сто мільйонів кілометрів, а роздільна здатність системи досягла б мільйонної частки секунди дуги. Настільки могутній радіотелескоп відкриває нові можливості для астрономії і теоретично дозволить спостерігати «сонячні плями» на інших зірках нашої Галактики і розглянути характерні риси сусідніх галактик з розмірами, порівняно з передбачуваними розмірами чорних дір. Як не привабливі ці прогнози, створення й ефективне використання такою антеною ґрат може стати реальним лише в міру нагромадження досвіду роботи з наземними РІСДБ і антенами на навколоземній орбіті.

Наука і суспільство

Молюск і бомба. Скільки часу на ділі потрібно наутілусу, щоб виростити нову камеру, донедавна залишалосяневідомим. Цей молюск вислизає від спостереження: місце його проживання обмежене тропічними водами західної частини Тихого океану, а плаває він звичайно на глибинах від сотн?

К-во Просмотров: 152
Бесплатно скачать Реферат: Антенні рати з наддовгою базою