Ein Radiofernrohr ist eine Form der in der Radioastronomie verwendeten Richtungsradioantenne. Dieselben Typen von Antennen werden auch im Verfolgen und Sammeln von Daten von Satelliten und Raumsonden verwendet. In ihrer astronomischen Rolle unterscheiden sie sich von optischen Fernrohren darin sie funktionieren im Radiofrequenzteil des elektromagnetischen Spektrums, wo sie entdecken und Daten auf Radioquellen sammeln können. Radiofernrohre sind parabolisch ("Teller") Antennen verwendet einzeln oder in einer Reihe normalerweise groß. Radiosternwarten werden weit von Hauptzentren der Bevölkerung bevorzugt gelegen, um elektromagnetische Einmischung (EMI) von Radio, Fernsehen, Radar und anderem EMI das Ausstrahlen von Geräten zu vermeiden. Das ist dem Auffinden von optischen Fernrohren ähnlich, um leichte Verschmutzung mit dem Unterschied zu vermeiden, der dieser ist, Radiosternwarten werden häufig in Täler gelegt, um sie weiter vor EMI im Vergleich mit klaren Luftbergspitzen für optische Sternwarten zu beschirmen.

Frühe Radiofernrohre

Die erste Radioantenne, die verwendet ist, um eine astronomische Radioquelle zu identifizieren, war diejenige, die von Karl Guthe Jansky, einem Ingenieur mit Glockentelefonlaboratorien 1931 gebaut ist. Jansky wurde der Job zugeteilt, zu identifizieren

Quellen von statischen, die Radiotelefondienst stören könnten. Die Antenne von Jansky war eine Reihe von Dipolen, und Reflektoren haben vorgehabt, Kurzwelle-Radiosignale an einer Frequenz von 20.5 MHz (Wellenlänge ungefähr 14.6 Meter) zu erhalten. Es wurde auf einem Plattenteller bestiegen, der ihm erlaubt hat, in jeder Richtung zu rotieren, es der Name "das Karussell von Jansky" verdienend. Es hatte ein Diameter ungefähr. und hat gestanden. hoch. Durch das Drehen der Antenne auf eine Reihe vier Reifen von Ford Model-T konnte die Richtung der empfangenen störenden (statischen) Radioquelle genau festgestellt werden. Eine kleine Hütte beiseite der Antenne hat ein analoges Kugelschreiber-Und-Papieraufnahme-System aufgenommen. Nach der Aufnahme von Signalen von allen Richtungen seit mehreren Monaten hat Jansky sie schließlich in drei Typen von statischen kategorisiert: nahe gelegene Gewitter, entfernte Gewitter und ein schwaches unveränderliches Zischen des unbekannten Ursprungs. Jansky hat schließlich beschlossen, dass sich das "schwache Zischen" auf einem Zyklus von 23 Stunden und 56 Minuten wiederholt hat. Diese Periode ist die Länge eines astronomischen Sterntages, der Zeit es nimmt jeden "festen" auf dem himmlischen Bereich gelegenen Gegenstand, um zu derselben Position im Himmel zurückzukommen. So hat Jansky vermutet, dass das Zischen gut außer der Atmosphäre der Erde, und durch das Vergleichen seiner Beobachtungen mit optischen astronomischen Karten entstanden ist, hat Jansky beschlossen, dass die Radiation aus der Milchstraße-Milchstraße kam und in der Richtung auf das Zentrum der Milchstraße in der Konstellation des Schützen am stärksten war.

Radiofernrohr - Wheaton, Illinois 1937]]

Ein Amateurbordfunker, Grote Reber, war einer der Pioniere dessen, was bekannt als Radioastronomie geworden ist, als er das erste parabolische "Teller"-Radiofernrohr (im Durchmesser) in seinem Zurückhof in Illinois 1937 gebaut hat. Er war im Wiederholen des Wegbahnens von Karl Guthe Jansky instrumental, aber etwas einfache Arbeit an höheren Frequenzen, und hat er fortgesetzt, den ersten Himmel-Überblick an sehr hohen Radiofrequenzen zu führen. Die schnelle Entwicklung der Radartechnologie während des Zweiten Weltkriegs wurde in die Radioastronomie-Technologie nach dem Krieg leicht übersetzt, und das Feld der Radioastronomie hat begonnen zu blühen.

Typen

Die Reihe von Frequenzen im elektromagnetischen Spektrum, das das Radiospektrum zusammensetzt, ist sehr groß. Das bedeutet, dass sich die Typen von Antennen, die als Radiofernrohre verwendet werden, weit im Design, der Größe und der Konfiguration ändern. An Wellenlängen von 30 Metern bis 3 Meter (10 MHz - 100 MHz) sind sie allgemein entweder Richtungsantenne-Reihe, die "Fernsehantennen" oder große stationäre Reflektoren mit beweglichen Brennpunkten ähnlich ist. Da die Wellenlängen, die mit diesen Typen von Antennen beobachten werden, so lang sind, können die "Reflektor"-Oberflächen vom rauen Leitungsineinandergreifen wie Maschendraht gebaut werden. An kürzeren Wellenlängen herrschen "Teller"-Stil-Radiofernrohre vor. Die winkelige Entschlossenheit einer Teller-Stil-Antenne wird durch das Diameter des Tellers ausgedrückt als mehrere Wellenlängen der elektromagnetischen Radiation bestimmt, die wird beobachtet. Das diktiert der Teller ordnen Radiofernrohr-Bedürfnisse nach einer nützlichen Entschlossenheit nach Größen. Radiofernrohre, die an Wellenlängen von 3 Metern bis 30 Cm funktionieren (100 MHz bis 1 GHz) sind gewöhnlich gut mehr als 100 Meter im Durchmesser. Fernrohre, die an Wellenlängen kürzer arbeiten als 30 Cm (über 1 GHz), erstrecken sich in der Größe von 3 bis 90 Metern im Durchmesser.

Frequenzen

Der zunehmende Gebrauch von Radiofrequenzen für die Kommunikation macht astronomische Beobachtungen immer schwieriger (offen spectrum#Radio Astronomie-Bedürfnisse).

Verhandlungen, um die Frequenzzuteilung für Teile des Spektrums zu verteidigen, das am nützlichsten ist, für das Weltall zu beobachten, werden im Wissenschaftlichen Komitee auf Frequenzzuteilungen für die Radioastronomie und Raumwissenschaft koordiniert.

Einige der bemerkenswerteren durch Radiofernrohre verwendeten Frequenzbänder schließen ein:

• jede Frequenz: in der Ruhigen Nationalen USA-Radiozone
• Kanal 37: 608 bis 614 MHz
• die "Wasserstofflinie", auch bekannt als die "21-Zentimeter-Linie": 1420.40575177 MHz, wird durch viele Radiofernrohre einschließlich verwendet
• Das Große Ohr in seiner Entdeckung von Wow! Signal
• 1406 MHz und 430 MHz

• der waterhole: 1,420 bis 1,666 MHz
• die Arecibo Sternwarte hat mehrere Empfänger, die zusammen die ganze 1-10 GHz-Reihe bedecken
• die Mikrowelle von Wilkinson Anisotropy Untersuchung hat die kosmische Mikrowellenhintergrundradiation in 5 verschiedenen Frequenzbändern kartografisch dargestellt, die auf 23 GHz, 33 GHz, 41 GHs, 61 GHz und 94 GHz in den Mittelpunkt gestellt sind.

Große Teller

Das größte Fernrohr der gefüllten Öffnung in der Welt (d. h., ein voller Teller) ist das Radiofernrohr von Arecibo, das in Arecibo, Puerto Rico gelegen ist, dessen Teller im Boden befestigt wird. Der Antenne-Balken ist (mittels eines bewegenden Empfängers) innerhalb von ungefähr 20 ° des Zenits lenkbar.

Das größte individuelle Radiofernrohr jeder Art ist der RATAN-600, der in der Nähe von Nizhny Arkhyz, Russland gelegen ist, das aus einem 576-Meter-Kreis von rechteckigen Radioreflektoren besteht, von denen jeder zu einem konischen Hauptempfänger angespitzt werden kann.

Das größte Radiofernrohr in Europa ist die 100-Meter-Diameter-Antenne in Effelsberg, Deutschland, das auch das größte völlig lenkbare Fernrohr in der Welt seit 30 Jahren war, bis das ein bisschen größere Grüne Bankfernrohr in West Virginia, den Vereinigten Staaten 2000 geöffnet wurde. Das dritte größte völlig lenkbare Radiofernrohr ist die 76 Meter Fernrohr von Lovell an der Jodrell Banksternwarte in Cheshire, England. Die vierten größten völlig lenkbaren Radiofernrohre sind vier die 70-Meter-Radiofernrohre: RT-70, Goldstone. Die Eigenschaft dieser Fernrohre ist, dass es die größten planetarischen Radare in der Welt (außer Suffa RT-70) sind.

Eine typische Größe der einzelnen Antenne eines Radiofernrohrs ist 25 Meter. Dutzende von Radiofernrohren mit vergleichbaren Größen werden in Radiosternwarten überall auf der Welt bedient.

China hat offiziell Aufbau des größten Radiofernrohrs der einzelnen Öffnung in der Welt 2009, des SCHNELLEN angefangen. Das SCHNELLE, mit einem Teller-Gebiet so groß wie 30 Fußballfelder, wird in einem Gebiet von typischen Depressionen von Karst in Guizhou stehen, und wird vor 2013 beendet.

Radio interferometry

Eine der bemerkenswertesten Entwicklungen ist 1946 mit der Einführung genannten astronomischen interferometry der Technik gekommen. Astronomisches Radio interferometers besteht gewöhnlich jede von Reihe von parabolischen Tellern (z.B, das Einmeilenfernrohr), Reihe von eindimensionalen Antennen (z.B, das Molonglo Sternwarte-Synthese-Fernrohr) oder zweidimensionaler Reihe von Allrichtungsdipolen (z.B, Pulsar-Reihe von Tony Hewish). Alle Fernrohre in der Reihe werden weit getrennt und werden gewöhnlich mit koaxialem Kabel, Wellenleiter, Glasfaserleiter oder anderem Typ der Übertragungslinie verbunden. Neue Fortschritte in der Stabilität von elektronischen Oszillatoren erlauben auch jetzt interferometry, durch die unabhängige Aufnahme der Signale an den verschiedenen Antennen, und dann das spätere Entsprechen der Aufnahmen an einer in einer Prozession gehenden Hauptmöglichkeit ausgeführt zu werden. Dieser Prozess ist als VLBI (Sehr Long Baseline Interferometry) bekannt. Interferometry vergrößert wirklich das gesammelte Gesamtsignal, aber sein primärer Zweck ist, die Entschlossenheit durch einen Prozess genannt die Öffnungssynthese gewaltig zu vergrößern. Diese Technik arbeitet durch das Superaufstellen (das Einmischen) der Signalwellen von den verschiedenen Fernrohren auf dem Grundsatz, dass Wellen, die mit derselben Phase zusammenfallen, zu einander beitragen werden, während zwei Wellen, die entgegengesetzte Phasen haben, einander annullieren werden. Das schafft ein vereinigtes Fernrohr, das in der Entschlossenheit (obwohl nicht in der Empfindlichkeit) zu einer einzelnen Antenne gleichwertig ist, deren Diameter dem Abstand der Antennen weiter einzeln in der Reihe gleich ist.

Ein hohes Qualitätsimage verlangt eine Vielzahl von verschiedenen Trennungen zwischen Fernrohren. Die geplante Trennung zwischen irgendwelchen zwei Fernrohren, wie gesehen, von der Radioquelle, wird eine Grundlinie genannt. Zum Beispiel, Very Large Array (VLA) in der Nähe von Socorro, hat New Mexico 27 Fernrohre mit 351 unabhängigen Grundlinien sofort, der eine Entschlossenheit von 0.2 Kreisbogen-Sekunden an 3-Cm-Wellenlängen erreicht. Die Gruppe von Martin Ryle in Cambridge hat einen Nobelpreis für interferometry und Öffnungssynthese erhalten. Der Spiegel von Lloyd's interferometer wurde auch unabhängig 1946 von der Gruppe von Joseph Pawsey an der Universität Sydneys entwickelt. Am Anfang der 1950er Jahre das Cambridge hat Interferometer den Radiohimmel kartografisch dargestellt, um das berühmte 2C und 3C Überblicke über Radioquellen zu erzeugen. Eine große physisch verbundene Radiofernrohr-Reihe ist das Metrewave Riesige Radiofernrohr, das in Pune, Indien gelegen ist. Die größte Reihe, LOFAR (die 'NIEDRIGE Frequenzreihe'), wird zurzeit in Westeuropa gebaut, aus ungefähr 20 000 kleinen Antennen in 48 über ein Gebiet verteilten Stationen mehrere hundert von Kilometern im Durchmesser bestehend, und funktioniert zwischen 1.25 und 30-M-Wellenlängen. VLBI Systeme mit der Postbeobachtungsverarbeitung sind mit Antennen Tausende von Meilen einzeln gebaut worden. Radio interferometers ist auch verwendet worden, um ausführlich berichtete Images des anisotropies und die Polarisation des Kosmischen Mikrowellenhintergrunds, wie der CBI interferometer 2004 zu erhalten.

Die größten physisch verbundenen Fernrohre in der Welt, der SKA (Quadratkilometer-Reihe), werden geplant, um Operation 2020 anzufangen.

Astronomische Beobachtungen

Viele astronomische Gegenstände sind im sichtbaren Licht nicht nur erkennbar sondern auch strahlen Radiation an Radiowellenlängen aus. Außer dem Beobachten energischer Gegenstände wie Pulsars und Quasare sind Radiofernrohre im Stande, die meisten astronomischen Gegenstände wie Milchstraßen, Nebelflecke und sogar Radioemissionen von Planeten "darzustellen".

Siehe auch

• Öffnungssynthese
• Astropulse Verteilte Computerwissenschaft, um Datenbänder für primordiale schwarze Löcher, Pulsars und ETI zu suchen
• Liste von astronomischen Sternwarten
• Liste von Radiofernrohren
• Liste von Fernrohr-Typen
• Radioastronomie
• SETI - Suche nach Außerirdischen Nachrichtendienstverwenden-Radiofernrohren (unter anderen)
• Fernrohr

Referenzen

• astronomytoday.com - "Radioastronomie" durch Sancar J Fredsti
• Rohlfs, K., & Wilson, T. L. (2004). Werkzeuge der Radioastronomie. Astronomie und Astrophysik-Bibliothek. Berlin: Springer.
• Asimov, I. (1979). Das Buch von Isaac Asimov von Tatsachen; Himmel-Beobachter. New York: Grosset & Dunlap. Seite 390 - 399. Internationale Standardbuchnummer 0-8038-9347-7