Hola. Introducción a los radiotelescopios Un radiotelescopio (radiotelescopio) se refiere al equipo básico para observar y estudiar las ondas de radio de los cuerpos celestes. Puede medir la intensidad, el espectro, la polarización y otras cantidades de las radios celestes. Incluyendo antenas direccionales que recogen ondas de radio, receptores de alta sensibilidad que amplifican señales de radio, sistemas de registro, procesamiento y visualización de información, etc. El 28 de octubre de 2012, se completó oficialmente en el Observatorio de Shanghai el radiotelescopio giratorio omnidireccional más grande de Asia. El rendimiento integral de este radiotelescopio ocupa el primer lugar en Asia y el cuarto en el mundo. Puede observar objetos celestes a más de 10 mil millones de años luz. Participará en el proyecto de exploración lunar de mi país y en varias exploraciones del espacio profundo. Principio básico El principio básico de un radiotelescopio clásico [1-2] [3] es similar al de un telescopio óptico reflector. Después de que la onda electromagnética proyectada es reflejada por un espejo preciso, alcanza el foco común en fase. Es fácil lograr un enfoque en fase utilizando un paraboloide giratorio como espejo. Por lo tanto, la mayoría de las antenas de radiotelescopios son paraboloides. Si el error cuadrático medio entre la superficie de un radiotelescopio y un paraboloide ideal no es mayor que λ/16 a λ/10, el telescopio generalmente puede funcionar eficazmente en la banda de radio con una longitud de onda mayor que λ. Para la observación de ondas métricas o decimétricas largas, se puede utilizar una malla metálica como espejo; para la observación de ondas centimétricas y milimétricas, se debe utilizar una placa (o revestimiento) de metal suave y preciso como espejo. Las ondas de radio proyectadas desde los cuerpos celestes y recogidas en el foco del telescopio deben alcanzar un cierto nivel de potencia antes de que puedan ser detectadas por el receptor. El nivel actual de la tecnología de detección requiere que el nivel más débil alcance generalmente entre 10 y 20 vatios. La potencia de la señal de RF primero se amplifica de 10 a 1000 veces en el foco y se convierte a una frecuencia más baja (frecuencia intermedia) y luego se transmite a la sala de control mediante cables, donde se amplifica aún más, se detecta y finalmente se convierte en una señal de frecuencia. Adecuado para el estudio específico para registrar, procesar y mostrar. La antena recoge la radiación de radio de los cuerpos celestes y el receptor procesa y convierte estas señales en un formato que pueda grabarse y mostrarse. El equipo terminal registra las señales, realiza cierto procesamiento de acuerdo con requisitos específicos y luego las muestra. Los indicadores básicos que caracterizan el funcionamiento de los radiotelescopios son la resolución espacial y la sensibilidad. El primero refleja la capacidad de distinguir fuentes puntuales de radio cercanas entre sí en dos esferas celestes, y el segundo refleja la capacidad de detectar fuentes de radio débiles. Los radiotelescopios suelen requerir una alta resolución espacial y una alta sensibilidad. Los radiotelescopios son telescopios que reciben principalmente radiación en la banda de radio de los cuerpos celestes. Las formas de los radiotelescopios varían mucho. Hay radiotelescopios esféricos de un solo diámetro fijados en el suelo, radiotelescopios similares a antenas receptoras de satélites que pueden girar en todas direcciones, conjuntos de radiotelescopios y radiotelescopios hechos de varillas de metal. , Jansky de Bell Labs en los Estados Unidos utilizó un conjunto de antenas para recibir ondas de radio desde el centro de la Vía Láctea. Más tarde, el estadounidense Grote Leiber construyó una antena de 9,5 metros en su patio trasero, recibió ondas de radio del centro de la Vía Láctea en 1939 y dibujó el primer mapa del cielo radioeléctrico basándose en las observaciones. Nació la radioastronomía. La antena utilizada por Leiber fue el primer radiotelescopio del mundo utilizado específicamente para observaciones astronómicas. En la década de 1960, la astronomía hizo cuatro descubrimientos muy importantes: púlsares, cuásares, radiación cósmica de fondo de microondas y moléculas orgánicas interestelares, conocidos como los "Cuatro Grandes Descubrimientos". . ¡Estos cuatro descubrimientos están relacionados con los radiotelescopios! La resolución máxima de un telescopio astronómico depende de la apertura del telescopio y de la longitud de onda utilizada para la observación. Cuanto mayor es la apertura, más corta es la longitud de onda y mayor es la resolución. Dado que la longitud de onda de las ondas de radio es mucho mayor que la longitud de onda de la luz visible, el poder de resolución de los radiotelescopios es mucho menor que el de los telescopios ópticos del mismo calibre, y las antenas de los radiotelescopios no pueden ser infinitamente grandes. ¡Esto obstaculizó seriamente el desarrollo de los radiotelescopios en los primeros días de la radioastronomía! En 1960, Martin Ryle del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido inventó el radiotelescopio de apertura sintética utilizando el principio de interferencia, que mejoró enormemente la resolución. de un radiotelescopio. El principio básico es: utilizar dos radiotelescopios en dos lugares para recibir ondas de radio del mismo cuerpo celeste, y las dos ondas interfieren. La resolución equivalente puede ser hasta la misma que la de una radio de apertura única con una apertura equivalente a la distancia. entre los dos lugares.
Ryle ganó el Premio Nobel de Física de 1974 por este invento. ¡El campo de la radioastronomía ha utilizado ampliamente la tecnología de interferencia de línea de base larga, integrando radiotelescopios en todo el mundo y obtuvo un radiotelescopio con una apertura equivalente al diámetro de la Tierra! . Estados Unidos ha construido VLBA y Europa ha construido EVN. ¡Los dos han formado la red internacional VLBI! Los indicadores básicos de la investigación en radioastronomía incluyen fuentes de radio de espectro continuo tan fuertes como el sol y una radiación fuerte pero extremadamente distante y, por lo tanto, de ángulo pequeño. Los cuásares incluyen estrellas con diámetro angular y densidad de flujo muy pequeños, así como máseres de microondas celestes con espectro muy estrecho y diámetro angular pequeño. Para detectar la señal de la fuente de radio en estudio, distinguirla de las fuentes de fondo cercanas y luego observar sus detalles estructurales, el radiotelescopio debe tener suficiente sensibilidad y resolución. Sensibilidad La sensibilidad se refiere al valor de energía "más bajo mensurable" de un radiotelescopio. Cuanto menor sea el valor, mayor será la sensibilidad. Los métodos comúnmente utilizados para mejorar la sensibilidad incluyen reducir el ruido inherente del propio receptor, aumentar el área de recepción de la antena y extender el tiempo de integración de la observación. La resolución se refiere a la capacidad de distinguir dos fuentes de radio que están cercanas entre sí. Cuanto mayor sea la resolución, más cerca se podrán separar las dos fuentes de radio. Entonces, ¿cómo mejorar la resolución de los radiotelescopios? En los radiotelescopios de una sola antena, cuanto mayor sea el diámetro de la antena, mayor será la resolución. Sin embargo, es difícil hacer que el diámetro de la antena sea muy grande. En la actualidad, el diámetro máximo de una sola antena es inferior a 300 metros y la resolución de las bandas de radio con longitudes de onda más largas sigue siendo muy baja. Por ello, se propuso un radiointerferómetro compuesto por dos radiotelescopios. Para los radiointerferómetros, cuanto mayor sea la distancia máxima entre las dos antenas, mayor será la resolución. Además, cuando el diámetro de la antena o la distancia entre las dos antenas es constante, cuanto más corta sea la longitud de onda de radio recibida, mayor será la resolución. Tiene alta sensibilidad. Sólo los radiotelescopios de alta resolución pueden permitirnos "ver" objetos cósmicos más lejanos y más claros en la banda de radio. Resolución La resolución se refiere a la capacidad de distinguir dos fuentes puntuales idénticas que están cercanas entre sí. Debido a que la distancia angular entre dos fuentes puntuales debe ser mayor que el ancho del haz de potencia media del patrón de antena, es apropiado especificar la resolución de la. radiotelescopio es la anchura a media potencia de su haz de dirección principal. Limitado por la difracción de las ondas de radio, para un radiotelescopio simple, está determinado por el tamaño físico D de la apertura de la antena y la longitud de onda λ.