stringtranslate.com

Радиообсерватория Нансай

Радиообсерватория Нансе (на французском: Station de Radioastronomie de Nançay ) , открытая в 1956 году, является частью Парижской обсерватории , а также связана с Орлеанским университетом . Она расположена в департаменте Шер в регионе Солонь во Франции . Станция состоит из нескольких инструментов. Самым знаковым из них является большой дециметровый радиотелескоп, который является одним из крупнейших радиотелескопов в мире. Давно известны также радиогелиограф, Т-образная решетка и декаметровая решетка, работающая на длинах волн от 3 м до 30 м.

История

Радиоастрономия возникла после Второй мировой войны , когда эксперты и излишки оборудования стали доступны для гражданского использования. École Normale Superieure получила три 7,5-метровых телескопа Würzburg Riese , которые британцы захватили у немцев во время войны. Первоначально они были размещены в исследовательском центре французского флота в Маркуссисе . [1]

Одна из антенн Вюрцбург-Ризе в Нансе.

Было признано, что радиоастрономия требует большой, плоской и удаленной площадки для размещения антенн, разбросанных на расстоянии 1,5–2 км или значительных размеров, и для избежания нежелательных радиоволн от человеческой техники. Участок леса площадью 150 га около Нансая стал доступен и был куплен в 1953 году. Первоначально были установлены различные небольшие приборы — одиночные тарелки и интерферометры . Были построены железнодорожные пути шириной 6 м, один из которых шел с востока на запад, а другой с севера на юг, которые должны были нести экваториально установленные 40-тонные антенны Вюрцбурга. [1]

Предшественник нынешнего гелиографа имел 16 антенн диаметром 5 м, равномерно распределенных вдоль 1500-метровой базовой линии восток-запад, в то время как восемь антенн диаметром 6 м были выровнены по направлению север-юг. Наблюдаемая частота составляла 169 МГц ( длина волны 1,77 м ). [2]

После открытия линии 21 см в 1951 году и перспективы наблюдения межзвездного и внегалактического излучения и поглощения линий возникла необходимость в более чувствительных радиотелескопах ; их больший размер также обеспечивал бы более высокое угловое разрешение . План этого «большого радиотелескопа» был разработан на основе проекта Джона Д. Крауса 1956 года . Этот проект обеспечивал большую собирающую область и высокое разрешение при умеренной потребности в подвижных частях. Недостатками были ограничение по меридиану и асимметричное угловое разрешение, которое было бы намного грубее по высоте, чем по азимуту . Управление высотой изначально оказалось очень сложным. [1]

Большой радиотелескоп

Макет большого радиотелескопа.
Главное зеркало и фокальная кабина.
Задняя часть наклонного главного зеркала.
Сферическое вторичное зеркало.
Подвижная фокусная кабина.

Большой радиотелескоп (по-французски: le Grand Radiotélescope , или ласково le Grand Miroir [3] ) был построен между 1960 и 1965 годами. [4] Первоначально были возведены только центральные 20% главного и вторичного зеркал в качестве доказательства концепции. Зеркала были расширены до их полного, нынешнего размера в 1964 году, и телескоп был официально открыт в 1965 году Шарлем де Голлем . Научные наблюдения начались в 1967 году.

Большой радиотелескоп представляет собой транзитный телескоп конструкции типа Крауса . Главное зеркало на северном конце установки представляет собой плоское зеркало шириной 200 м и высотой 40 м. Оно наклоняется для регулировки высоты наблюдаемого объекта. Оно состоит из пяти сегментов шириной 20 м, каждый массой 40 т. Радиоволны отражаются горизонтально во вторичное зеркало на расстоянии 460 м к югу. Вторичное зеркало имеет форму сегмента сферы шириной 300 м и высотой 35 м. Вторичное зеркало отражает радиоволны обратно в свою фокусную точку на расстоянии 280 м к северу и примерно на 60% расстояния до главного. Кабина с дополнительными зеркалами и приемником расположена в фокусе. Во время наблюдения кабина перемещается с запада на восток, чтобы отслеживать наблюдаемый объект в течение примерно часа вокруг его прохождения через меридиан . [ 4] [1]

Первичные и вторичные зеркала образованы металлической проволочной сеткой с отверстиями 12,5 мм. Отражающие поверхности имеют точность до 4 мм, что позволяет использовать телескоп на длинах волн свыше 8 см. Таким образом, телескоп рассчитан на дециметровые волны, включая спектральную линию нейтрального атомарного водорода (HI) длиной 21 см и спектральную линию радикала OH длиной 18 см . [4]

Радиоволновой детектор охлаждается до 20 К для снижения шума от приемника и, таким образом, повышения чувствительности к небесному излучению.

Большой радиотелескоп наблюдает на частотах от 1,1 ГГц до 3,5 ГГц, непрерывное излучение, а также спектральные линии излучения или поглощения. Автокорреляторный спектрометр может наблюдать восемь спектров на разных частотах с 1024 каналами каждый и спектральным разрешением 0,3 кГц. Инструмент особенно подходит для больших статистических обследований и мониторинга объектов переменной яркости. [3]

Наблюдательные проекты включают: [4] [3]

Радиогелиограф

Вид на север вдоль радиогелиографа.
Взгляд на восток вдоль радиогелиографа.

Гелиограф представляет собой Т-образный интерферометр, состоящий из экваториально установленных антенн диаметром в несколько метров (в основном 5 м). 19 антенн расположены на восточно-западной базовой линии длиной 3,2 км, 25 антенн находятся на северно-южной базовой линии длиной 2,5 км. Прибор наблюдает за Солнцем семь часов в день, чтобы получать изображения короны в диапазоне частот от 150 МГц до 450 МГц (длины волн от 2 м до 0,67 м). Угловое разрешение при этом аналогично угловому разрешению невооруженного глаза в видимом свете. Можно делать до 200 изображений в секунду. Это позволяет систематически изучать тихую корону, солнечные вспышки и выбросы корональной массы . [4] [5]

Наблюдения в Нансе дополняют одновременные наблюдения, проводимые космическими зондами в видимом и ультрафиолетовом свете, а также в рентгеновских лучах . [5]

Декаметровый массив

Декаметровый массив.

Декаметровая решетка была построена между 1974 и 1977 годами. Она состоит из 144 спиральных антенн , которые сделаны из проводящих кабелей, скрученных в спиральные изгибы вокруг конических опорных конструкций. У своего основания конусы имеют диаметр 5 м и высоту 9 м; они наклонены на 20° к югу. Конусы разбросаны на площади около гектара. Половина конусов свернута в противоположном направлении, что позволяет различать левые и правые круговые поляризованные радиоволны. В каждой поляризации площадь сбора составляет около 3500 м2 , что эквивалентно тарелке диаметром 67 м. Прибор чувствителен к длинам волн от 3 м до 30 м, которые являются самыми длинными радиоволнами, наблюдаемыми через ионосферу . Прибор является не интерферометром, а фазированной решеткой . Одна тарелочная антенна для таких длинных волн должна быть нереально большой. Кроме того, фазированную решетку можно мгновенно перенаправить в другом направлении наблюдения, изменив задержки электронного сигнала между отдельными антеннами. [6] [7]

Угловое разрешение составляет около 7° на 14°. Декаметровый массив не создает изображения, а наблюдает один спектр из наблюдаемого положения на небе и регистрирует его изменение со временем. Два основных объекта — верхняя корона Солнца и магнитосфера Юпитера , которые оба наблюдаются почти ежедневно с 1977 года. Временные изменения сигналов от Солнца и Юпитера очень быстры, поэтому в Нансае были разработаны очень быстрые приемники для этих наблюдений. [6] [7]

Наблюдения за Юпитером, проведенные в Нансе, дополняют результаты космических миссий, таких как «Вояджер» и «Галилео» . [6]

ЛОФАР и НенуФАР

LOFAR состоит из примерно 50 антенных решеток, или «станций», по всей Европе. Они подключены высокоскоростным интернет-соединением к компьютеру в Нидерландах. Он оптимизирован для 110 МГц - 250 МГц (2,7 м - 1,2 м), но все еще имеет скромную производительность в диапазоне 30 МГц - 80 МГц (10 м - 3,7 м). [8]

Антенны ядра NenuFAR.

NenuFAR ( Новое расширение в Нансае Модернизация LO FAR ) — это очень низкочастотная фазированная решетка , оптимизированная для диапазона частот от 10 МГц до 85 МГц (от 30 м до 4 м). Это самые длинные радиоволны, не блокируемые ионосферой . Ранние научные операции должны начаться в 2019 году. Основными научными целями являются: [8]

После завершения строительства будет 1938 антенн. Большинство из них будут в ядре диаметром 400 м, но 114 антенн будут разнесены на расстояние до 3 км. [9]

NenuFAR будет тройным инструментом: [8]

Другие инструменты и совместные работы

В последние годы и десятилетия проекты астрономических наблюдений стали международным сотрудничеством из-за необходимого объединения опыта и финансирования. В некоторых случаях телескопы также простираются на несколько стран. Таким образом, разработки в Нансае в 21 веке, как правило, заключаются в предоставлении места для частей более крупных инструментов, таких как LOFAR , и вкладе опыта в международное сотрудничество, такое как LOFAR и Square Kilometre Array (SKA). [10]

ОБЪЯТИЕ

Расположенная в Нансае и Вестерборке , EMBRACE ( Electronic M ulti beam R adio A stronomy C onc e pt) является прототипом установки для фазы 2 SKA. Это фазированная решетка из 4608 антенн, работающих в диапазоне от 900 МГц до 1500 МГц. Они защищены радиокуполом площадью 70 м2 . Благодаря нескольким лучам можно одновременно наблюдать несколько точек неба. [7] [10]

ОРФИС

ORFEES (Observation Radiospéctrale pour FEDOME et les Etudes des Eruptions Solaires) — это антенна диаметром 5 м, предназначенная для изучения космической погоды и прогнозирования солнечных вспышек. Она ежедневно наблюдает за солнечной короной в диапазоне от 130 МГц до 1 ГГц и может отслеживать радиоизлучение Солнца практически в реальном времени. [7]

КОДАЛЕМА

CODALEMA ( Cosmic ray Detection Array with Logarithmic E lectro Magnetic Antennas ) — это набор инструментов для обнаружения космических лучей сверхвысокой энергии , которые вызывают каскады частиц в атмосфере. Эти атмосферные ливни генерируют очень короткие электромагнитные сигналы , которые измеряются в широком диапазоне частот от 20 МГц до 200 МГц. Массив из примерно 50 антенн разбросан по большой площади участка. [7]

Антенна мониторинга

Антенна, расположенная над верхушками деревьев на мачте высотой 22 м, контролирует радиоэлектрическое качество участка Нансай в течение 20 лет. Она позволяет выявлять помехи, которые влияют на наблюдения радиогелиографа и декаметровой антенной решетки. Диапазоны от 100 МГц до 4000 МГц наблюдаются полностью и в нескольких направлениях. [7]

Pôle des Étoiles

Большой радиотелескоп, несколько панелей обсерватории и одну или две антенны гелиографа можно увидеть с парковки центра для посетителей Pôle des Étoiles . В часы работы центр для посетителей предлагает постоянную экспозицию об астрономии и работе обсерватории. Один раз в день также проводится шоу в планетарии и экскурсия по большому радиотелескопу и радиогелиографу. [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Жан-Луи Стейнберг (2004). «Создание вокзала Нансе». Астрономия . 118 : 626–631. ISSN  0004-6302.
  2. ^ Жан-Луи Стейнберг (2004). «Радиоастрономическая интерферометрия». Астрономия . 118 : 622–625. ISSN  0004-6302.
  3. ^ abc Жиль Теро, Исмаэль Коньяр (2004). «Большой мир». Астрономия . 118 : 10–16. Бибкод :2004LAstr.118...10T. ISSN  0004-6302.
  4. ^ abcde Жан-Луи Стейнберг (2004). «Les cinquante ans de Nançay». Астрономия . 118 : 5–9. ISSN  0004-6302.
  5. ^ аб Карл-Людвиг Кляйн (2004). «Le Soleil en ondes Radioélectriques – Le Radiohéliographe de Nançay». Астрономия . 118 : 21–25. ISSN  0004-6302.
  6. ^ abc Филипп Зарка (2004). «Декамерическое изображение Нансе и электродинамическое взаимодействие Ио-Юпитер». Астрономия . 118 : 17–20. ISSN  0004-6302.
  7. ^ abcdef "Радиоастрономическая станция Нансе" . Проверено 15 ноября 2019 г.
  8. ^ abc "NenuFAR – Новое расширение в Нансае, обновляющее LOFAR" . Получено 15.11.2019 .
  9. ^ "Открытие NenuFAR, уникального в мире радиотелескопа" . 03.10.2019 . Проверено 15 ноября 2019 г.
  10. ^ аб Николя Дубулоз, Вим ван Дриэль, Ален Кердраон, Филипп Зарка (2004). «Станция Нансе и международные проекты радиотелескопов будущего».". L'Astronomie . 118 : 26–29. ISSN  0004-6302.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ "Полюс звезд Нансе" . Проверено 07.11.2019 .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки