Сигналы от исследуемого
радиоисточника принимаются антеннами,
передаются по высокочастотному кабелю и
суммируются. Они, двигаясь навстречу
друг другу, будут встречаться то в фазе,
то в противофазе. В результате вдоль
кабеля будут образовываться максимумы и
минимумы интенсивности. Чтобы "увидеть"
итог интерференции, центр
интерференционной картины нужно сдвинуть
в центральную точку кабеля, где
подключить приемник (регистратор). Для
этого в соответствующее плечо
интерферометра вводят задержку сигнала.
По мере движения наблюдаемого объекта по
небесной сфере задержку плавно
корректируют и таким образом сохраняют
положение интерференционной картины.
На радиоинтерферометре получается
не радиоизображение объекта, а одна из
пространственных гармоник этого
изображения. Для получения
радиоизображения объекта необходимо
просуммировать все гармоники, полученные
радиоинтерферометром с базами разной
длины, ориентации и на многих частотах.
Дальнейшим развитием идеи
радиоинтерферометрии явился метод
радиоинтерферометрии со сверхбольшими
базами. В этом случае принятые антеннами
сигналы регистрируются на магнитный
носитель с привязкой к импульсам атомных
эталонов времени. Далее в вычислительном
центре численно моделируются процессы
суммирования сигналов с учетом фазовых
соотношений. Антенны при такой методике
не связаны кабелем, и расстояние между
ними может быть сделано сколь угодно
большим.
Единственный на
территории СНГ радиотелескоп (РТ-22,
диаметр зеркала 22 м), который в
настоящее время входит в мировую сеть
радиоинтерферометрических наблюдений на
сверхдлинных базах и работает по многим
международным кооперативным программам,
был построен в 1966 году и принадлежит
НИИ "Крымская астрофизическая
обсерватория" (установлен недалеко от
пос. Симеиз на берегу Голубого залива).
Для радиоинтерферометрических наблюдений
на РТ-22 установлены система регистрации
Марк-3, поставленная NASA (США), и
система регистрации К-4, поставленная
НРАО (Япония). Регистрация сигнала в
этих наблюдениях синхронизируется с
помощью высокостабильного водородного
стандарта с точностью около 10-14 с,
привязка водородного стандарта к
Всемирному времени осуществляется по
сигналам от спутников GPS с точностью
около 1 мкс. Для охлаждения приемников и
получения высокой чувствительности
применяются микрокриогенные станции
замкнутого цикла, а также жидкие азот и
гелий.
Каковы перспективы
дальнейшего совершенствования УТР-2?
Какие новые принципы и инженерные
решения закладываются в проекты
реконструкции этого уникального
радиотелескопа?
- Проведенные
исследования и разработки показали, что
значительный модернизационный потенциал
заключен в переходе на использование
активных элементов антенной решетки (то
есть снабженных широкополосными
усилителями с минимальным уровнем
собственных шумов) и в применении
неортогональной топологии элементов в
решетке (при этом, как показали расчеты,
можно добиться значительного ослабления
боковых лепестков диаграммы
направленности, а значит, и повысить
общую эффективность антенной
решетки).
Неожиданные результаты
дали поиски формы элемента решетки.
Выяснилось, что линейный вибратор
уступает по характеристикам вибраторам
более сложной формы. В результате на
антенном поле обсерватории образовались
"грядки", где "расцвели" довольно
экзотические "цветы" - вибраторы нового
поколения, которые планируется
использовать при создании новой антенной
решетки.
Не менее неожиданной
оказалась перспективная топология самой
антенной решетки. Оказалось, что
решетка, в которой элементы расположены
не в узлах прямоугольной сетки, а вдоль
многозаходной спирали (причем формула
для полярной координаты [угла] n-го
элемента содержит в явном виде выражение
так называемого золотого сечения),
обладает гораздо лучшими
характеристиками по сравнению с обычной.
Внешне такая решетка сильно напоминает
цветок подсолнуха, где роль "семечек"
играют активные вибраторы. Удивительно
красивый и нетривиальный результат!
[Получен Боэрлингером (Boerlinger),
опубликован в IEEE Magazine on Antennas
and Propagations, 2003, V.45, No.1,
p.159, и защищен патентом США
(D.W.Boerlinger, Patent USA US 6,433,754
B1, 13 August 2002)]
