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射电望远镜口径越造越大,但其分辨本领为何低于光学望远镜?

 2025年05月04日  阅读 5

摘要:尽管光学望远镜越来越大,但射电望远镜的口径越来越大。射电望远镜的基本原理与光学反射望远镜的基本原理相似。预测的电磁波由精确的镜子反映,并在相阶段达到公众重点。使用旋转的抛物线表面作为镜子,很容易实现集中焦点,因此大多数射电望远镜天线都是抛物线的。因为射电望远镜...

尽管光学望远镜越来越大,但射电望远镜的口径越来越大。射电望远镜的基本原理与光学反射望远镜的基本原理相似。预测的电磁波由精确的镜子反映,并在相阶段达到公众重点。使用旋转的抛物线表面作为镜子,很容易实现集中焦点,因此大多数射电望远镜天线都是抛物线的。因为射电望远镜的极限分辨率取决于望远镜的直径和用于观察的波长。直径越大,波长越短,分辨率越高。由于无线电波的波长远大于可见光的波长,因此射电望远镜的分辨率远低于相同直径的光学望远镜的分辨率,并且射电望远镜的天线不能无限大。这严重阻碍了射电天文学诞生的早期,射电望远镜的发展。

在射电天文学中,使用天文学观察和研究的分支用于区分使用毫米带(波长1-10 mm,频率30-)和亚毫升频带(波长约0.35-1 mm,频率300-1),区分天文学观察和研究。在1950年代,开发了一系列小毫米波射电望远镜,主要用于测量大气对毫米波传播的影响,并观察太阳,月球和行星的准热辐射。到1960年代后期,从毫米波到短波方向的技术发展以及从红外波段到长波方向,将天文观测带入了亚毫米波带中。与较低频带中的微波相比,亚毫米波的特征是:①可用的频谱范围很宽,信息容量很大; ②天线很容易实现狭窄的光束和高增益,因此它具有高分辨率和良好的抗干扰。 ③穿透血浆的能力很强; ④多普勒偏移很大,速度测量灵敏度很高。缺点是大气中繁殖的严重衰减以及设备处理的高精度要求。与光波相比,毫米波和亚毫米波不受自然光和热辐射源的影响。

1962年,英格兰剑桥大学卡文迪许实验室的Ryle(1918-1984)发明了全面的光圈射程望远镜,这大大改善了射电望远镜的分辨率。基本原理是:使用两个射电望远镜在同一天接收两个地方,并且两波梁的干扰,它们的等效分辨率可能是与单直径射电望远镜相当的最高等效的,该望远镜的直径等于两个位置之间的距离。莱尔(Ryer)为这项发明赢得了1974年诺贝尔物理奖。

1946年,英国曼彻斯特大学开始建造直径为66.5米的固定抛物线射电望远镜。 1957年10月,英国射电望远镜的直径为76米。它最初用于跟踪发射车,后来在美国和俄罗斯的早期探索中发挥了作用。 1959年,射电望远镜是第一个收到俄罗斯月球调查寄回的照片的人。自1960年代以来,国家广播天文台的42.7米射电望远镜,加拿大的46米射电望远镜和澳大利亚64米的射电望远镜已被建造。它们都是完全可逆的抛物线射电望远镜。

加拿大的46米射电望远镜(左)和澳大利亚的64米射电望远镜(右)

“遥远的太空网络工程”项目隶属于NASA的喷气推进实验室,并早在1958年就发布了。为了允许该系统具有更广泛的观看空间领域,该系统的天线被部署在三个不同国家的科学研究中心。目前,深空网络由三个分布在120度的深空通信设施组成。一个在巴斯托附近的莫哈韦沙漠中,在美国加利福尼亚州戈德斯通。一个在西班牙马德里附近。另一个在澳大利亚堪培拉附近。这种布置允许连续观察地球旋转过程。加利福尼亚天文台有一个70米的射电望远镜,加利福尼亚天文台的2 34米,1 26米的射电望远镜,西班牙的1 70米射电望远镜,2 34米和1 26米的射电视电视。

遥远的太空网络工程

英国射电望远镜

新墨西哥州沙漠中的望远镜天线阵列

1963年,射电望远镜建于中美洲波多黎各岛的天文台()。 射电望远镜是固定在山谷中的单直径球形天线,直径为305米(1,000英尺)。它是世界上最大的单直径射电望远镜。它由康奈尔大学( )管理,后来扩大到350米。 望远镜是一种固定的望远镜,无法旋转,只能通过更改天线塌陷源的位置来扫描天空中的条纹区域。 1974年,为了庆祝转型的完成,望远镜向球状群集M13发出了一个由1,679个二进制数组成的信号,从地球到25,000光年。它被称为信息。 的信息是从上到下的:以二进制表示的1-10位数字; DNA中包含的化学元素数量;核酸的化学式; DNA的双螺旋形状;人类的形状;太阳系的组成;望远镜的直径和波长。 信息,信息本身没有颜色,并且颜色是人为地标记的。将信息发送到 M13的原因是,恒星分布相对密集,并且更有可能被外星智能寿命接收。

射电望远镜

射电天文台_射电天文技术概论_射电天文学

1972年,德国在当时建造了最大的射电望远镜 - 直径为100米的全能可移动射电望远镜,德国立即成为射电天文学研究的主要国家。美国新墨西哥州沙漠中还有一个望远镜天线阵列(VLA)。它由27个天线组成,直径为25米,轨道形状排列。

射电望远镜

绿色银行射电望远镜

绿色银行射电望远镜(GBT)目前是世界上最大的可移动射电望远镜。望远镜高约43层,直径为110米。它建于2000年。望远镜的反射表面用2,000多个小反射板剪接,整个系统都使用精确的自动控制技术。绿色银行位于弗吉尼亚州边界,人口稀少,在美国的人口密度最低。周围的山脉是自然的无线电屏障。为了消除所有可能的干扰,该区域绝对禁止汽车发动机的火花。因此,科学家认为,绿色银行望远镜具有最高的敏感性。

自1980年以来,已经建造了几台亚毫升波浪望远镜,包括加利福尼亚技术研究所()建于1988年建造的加利福尼亚技术研究所(),詹姆斯·克拉克·马克斯韦( )望远镜()共同建于加拿大和荷兰,荷兰,亨利希·赫尔特( )欧洲南天文台。然而,上述单 - 安特纳纳望远镜的大小约为10至15米,可以实现的空间分辨率(空间分辨率)约为ARC的10到20秒。为了获得更好的分辨率并了解观察到的天体的微妙结构,自然需要具有较大直径的镜子。

加利福尼亚理工研究所的亚毫会计波浪天文台

来自瑞典和欧洲南天文台的亚毫米级望远镜

阿尔玛设计图

自1980年代以来,欧洲的VLBI网络(EVN)是美国的VLBA阵列(由10 25米的望远镜阵列组成,具有8,000公里的跨度为8,000公里,在美国各地分布),以及在整个日本的VSOP(使用8米的望远镜望远镜使用日本卫星携带),已将其置于一台上。这是新一代射电望远镜的代表。它们在灵敏度,分辨率和观察带方面远远超过了先前的望远镜。公司G(VSOP -2)的继任者预计将在2012年左右推出,设计寿命为5年。 -g的天线采用了轴心壳的设计,直径约为9米。它将在三个频段8 GHz,22 GHz和43 GHz中运行,最大分辨率为10倍。它的目标还包括活跃的星系核,相对论的喷气机,外层静脉外静脉来源等。此外,研究计划中还包括了巨型静脉来源和恒星进化。目前,欧洲VLBI网络(EVN),美国VLBA阵列和日本VSOP也形成了干涉仪。

艾伦望远镜组

为了增加无线电乐队,史密森尼天体物理天文台和台湾天文学与天体物理学研究所在中国正在夏威夷建造世界上第一个亚毫米表干扰阵列(SMA),该阵列(SMA)由85Hz的八个6米天线组成。

射电天文台_射电天文学_射电天文技术概论

美国国家天文台(NRAO),欧洲大南方天空阵列(LAS)和日本将形成一个新的毫米浪潮阵列-Alma(Alma())。 Alma是50天天线的主阵列,直径为12米和12 7米,最长的基线超过10公里,工作频率从70到70。它被放置在 ( ( )上,在安第斯山脉()的高度为5,000米,预计将在2012年使用。

目前,长期基线干扰技术已在射电天文学领域广泛使用,整合了世界各地的射电望远镜,以获取射电望远镜,其直径等于地球直径的顺序。 2008年,科学家最终在四大洲建立了一个射电望远镜阵列,波多黎各的天文台也参加了该项目。在5月的一次观察过程中,所有位于北美,南美,欧洲和非洲的天线朝着同一方向指向,并且所有信号均通过光纤传输到位于荷兰的枢纽中心进行处理以形成实时图像。

为了寻找外星人的生活,微软联合创始人保罗·艾伦(Paul )为艾伦望远镜集团(ATA)的初始建筑和设备组织提供了2500万美元的资助。 望远镜组有350个6米长的圆盘天线,可以在超过100万个星系中扫描智能生物体的无线电信号。欧洲还将建立一个新的无线电天文台网络来寻找外来文明。该无线电天文台网络称为低频阵列(),这是一个由25,000个小天线组成的天文台网络。为了获得足够清晰的无线电图像,天线是在荷兰,德国,瑞典,法国和英国建造的,覆盖了直径350公里的面积。

低频阵列

射电望远镜快速

2006年,中国科学院国家观测员的研究人员在上海举行的“ 2006年中国天文学会学术会议”上说,2013年将在吉伊州的 建造500米直径的球形射电望远镜。快速的信号将能够获得110亿光年的信号。 IT行业的摩尔定律也存在于天文望远镜领域,也就是说,观察力和计算能力将每三年翻一番。快速诞生后,它可以带领世界天文世界至少20至30年。

但是,目前,来自15个国家的30个研究机构的天文学家正在试图建立世界上最强大的射电望远镜 - “平方公里阵列”(SKA)。平方公里的阵列是计划的下一代巨型射电望远镜阵列,可在0.10波段中起作用,有效接收面积约为1平方公里,其灵敏度将比世界上最大的射电望远镜高50倍。

平方公里阵列将由数千个天线组成,其中一半位于该区域,中央直径为5公里,其中又有四分之一散布在150公里的周围区域内,其余的将分布在约3,000公里的范围内,以螺旋形状排列。预计平方公里的阵列将检测到第一代恒星和星系在大爆炸后形成时发出的电磁波,揭示磁场在恒星和星系的演变中的作用,并检测到深色能量产生的各种效果。有些人甚至希望收到来自外星区域智能生活发出的无线电信号。

平方公里阵列计划始于1993年。在最初的阶段,包括澳大利亚,南非,中国和阿根廷在内的四个国家参加了比赛。 2006年9月,由于地理条件和电离层不稳定性,中国和阿根廷的计划被拒绝[1]。由于其良好的无线电环境,澳大利亚和南非已成为最后的候选人。 's is in its west, 100 away from (), and 's is in the Karu of the Cape and 95 away from (), and some will be in such as , , , , , , and .

平方公里阵列计划在2008年左右选择最终的建筑工地,并将于2015年开始建设,并于2015年进行试验,并在2020年全面运营。整个项目预计将耗资16亿美元。

平方公里阵列的草图(SKA)

平方公里阵列的草图(SKA)

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