Большая советсткая энциклопедия Радиотелескоп

Радиотелескоп

Радиотелескоп, астрономический инструмент для приёма собственного радиоизлучения небесных объектов (в Солнечной системе, Галактике и Метагалактике) и исследования его характеристик: координат источников, пространственной структуры, интенсивности излучения, спектра и поляризации. Р. состоит из антенной системы и радиоприёмного устройства — радиометра. Конструкции антенн Р. отличаются большим разнообразием, что обусловлено очень широким диапазоном длин волн, используемых в радиоастрономии (от 0,1 мм до 1000 м).Для направления антенн в исследуемую область неба их устанавливают обычно на азимутальных монтировках, обеспечивающих повороты по азимуту и высоте (т. н. полноповоротные антенны). Существуют также антенны, допускающие лишь ограниченные повороты, и даже совершенно неподвижные. Направление приёма в антеннах последнего типа (обычно очень большого размера) достигается путём перемещения облучателя, воспринимающего отражённое от антенны радиоизлучение. Для наблюдения на коротких волнах распространены зеркальные параболические антенны, устанавливаемые на поворотных устройствах, служащих для наведения Р. на источник радиоизлучения; по принципу действия такие Р. аналогичны оптическим телескопам-рефракторам. Часто используются комбинации ряда зеркальных антенн, соединяемых кабельными линиями в единую систему, — т. н. решётки. Для наблюдения на длинных волнах используются решётки из большого числа элементарных излучателей — диполей.

Р. должен обладать высокой чувствительностью, обеспечивающей надёжную регистрацию возможно более слабых плотностей потока радиоизлучения, и хорошей разрешающей способностью (разрешением), позволяющей наблюдать возможно меньшие пространственные детали исследуемых объектов. Минимальная обнаруживаемая плотность потока DР определяется соотношением:

,

где Р — мощность собственных шумов Р., S — эффективная площадь (собирающая поверхность) антенны, Df — полоса принимаемых частот, t — время накопления сигнала. Для улучшения чувствительности Р. увеличивают его собирающую поверхность и применяют малошумящие приёмные устройства на основе мазеров, параметрических усилителей и т.п. Разрешающая способность Р. (в радианах) q " l/D, где l — длина волны, D — линейный размер апертуры антенны. Крупнейшие зеркальные антенны (диаметром до 100 м на сантиметровых волнах) обладают разрешением около 1', сравнимым с разрешением невооружённого глаза. Трудности создания Р. больших размеров со сплошным зеркалом вынуждают широко использовать решётки, а для получения двумерного разрешения — крестообразные, кольцевые и т.п. антенны с незаполненной апертурой. Наиболее радикальным путём получения высокого разрешения в радиоастрономии является составление (синтез) антенного устройства большой апертуры с помощью нескольких сравнительно небольших антенн, которые в процессе наблюдений перемещаются относительно друг друга в соответствии с заданными движениями изображаемого или фиктивного большого антенного устройства. Существующие Р. апертурного синтеза позволяют получать радиоизображения с разрешением около 1’’. При использовании в системе синтеза радиоинтерферометров со сверхбольшими базами можно ожидать разрешающей способности при получении изображений объектов порядка 10^-2—10^-4 секунды дуги.

Радиоизлучение космического происхождения (от Млечного Пути) на волне 14,6 м впервые было зарегистрировано К. Янским (США) в 1931 с помощью антенны, предназначенной для исследования радиопомех от гроз. Первый Р. для исследования космического радиоизлучения — рефлектор диаметром 9,5 м — построен Г. Ребером (США) в 1937; с помощью этого инструмента был проведён ряд успешных обзоров неба. Быстрое развитие Р. началось в 40-x гг. 20 в.: в Австралии в 1948 был сооружен первый радиоинтерферометр, а в 1953 — первый крестообразный Р. Крупный полноповоротный параболоид (D = 76 м) впервые сооружен в Великобритании в 1957. Принцип получения изображения с высоким разрешением методом последовательного синтеза апертуры развивается с 1956 в Кембридже (Великобритания). В 1967 в США и Канаде проведены первые наблюдения на интерферометрах с независимой записью сигналов и сверхбольшими базами. К 1975 лучшие по точности полноповоротные параболоиды установлены на радиоастрономических обсерваториях в Эффельсберге, ФРГ (D = 100 м, длины волн до l =2 см); Пущине и Симеизе, СССР (D = 22 м, l = 0,8 см); Китт-Пик, США (D =11 м,l= 0,3 см). Р. с неподвижной сферической чашей сооружен в кратере вулкана в Аресибо, Пуэрто-Рико (D = 300 м,l= 10 см). Этот Р. обладает очень большой собирающей поверхностью и используется как локатор для картографирования планет. Крестообразные и кольцевые Р. функционируют в Молонгло, Австралия (крест из 2 сетчатых параболических цилиндров 1600´13 м,l= 75 см и 3 м); Харькове, СССР (Т-образная антенна 1800´900 м,состоит из 2040 широкополостных вибраторов, l= 10—30 м); Пущине, СССР (крест из 2 цилиндров 1000´1000 м,l = 2—10 м); Калгурре, Австралия (96 параболоидов диаметром 13 м, расположенных по кольцу D =3 км,l= 3,7 м); РАТАН-600 в СССР (рефлекторный радиотелескоп с отражающей поверхностью в виде кольца D = 600 м и шириной 7,5 м, диапазон волн 0,8—30 см).Крупнейшие Р. апертурного синтеза — в Кембридже, Великобритания (l= 5 см), и Вестерборке, Нидерланды (l = 6 см),имеют разрешающую способность около 3’’. См. также Радиоастрономические обсерватории.

Лит.: Есепкина Н. А., Корольков Д. В., Парийский Ю. Н., Радиотелескопы и радиометры, М., 1973; Христиансен У., Хегбом И., Радиотелескопы, пер. с англ., М., 1972.

Ю. Н. Парийский.