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天线为王 -苏联时期研制的特殊类型射电望远镜巡礼(四)  

2010-11-16 00:26:59|  分类: 科技成就 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       在《眺望星空的高加索之眼》中,我们已经知道了位于高加索的苏联科学院特殊天体物理天文台,也见识了那个神奇的6米光学望远镜。不过,那个天文台不光拥有BAT-6光学天文望远镜,还拥有一个特殊的射电望远镜,这就是世界上最大的带形射电望远镜-RATAN-600(俄文PATAH-600)射电望远镜。

天线为王 -苏联时期研制的特殊类型射电望远镜巡礼(四) - 巡航者 - 苏联-俄罗斯的军工世界

远远望去,你可能以为这是个操场

       射电望远镜中凡天线反射面呈非轴对称﹐即一方向的尺寸远大于另一方向﹐就称为带形射电望远镜。这种射电望远镜一般有扇形方向图。带形射电望远镜有克劳斯型系统﹑可变轮廓天线(即海金型﹑旋转抛物面或球面的一个带)和抛物柱面等类型。
  其实,我们所熟知的阿雷西博射电望远镜就是一种特殊的射电望远镜,阿雷西博望远镜是固定望远镜,不能转动只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个带状区域。它的建造利用了石灰岩构成喀斯特地形,用其中的尺度合适、比较对称的碗形大坑作为底座,主反射面是球面,由38778块金属板拼接而成,球面天线直径305米,深508米,由固定在石灰岩中的钢索网支撑。固定在地面上的天线可以做得很大,球面天线与抛物面天线不同,没有主光轴,可以接收来自较大角度范围的天体射电波,借助馈源的移动可以在相当大的天区范围(约20°)扫描或跟踪。来自天体的射电波不能像抛物面那样聚集到一个点上,而要采取比较复杂的改正镜或线性馈源的方法来收集能量。为了增加可观测的波段和提高灵敏度,最初采用长约28米的线性馈源的方法,后来改进为改正镜的方法。

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       一个重达500吨的三角形平台和可移动馈源臂悬挂在主反射面上空,由连在三座高达100米铁塔的18根钢索支撑着。平台下方悬挂着离主反射面508米的一个圆屋,圆屋重75吨,直径24米,在其中放置了两个反射面(称之为戈里高利副反射面)、雷达发射机和微波接收机。这两个反射面分别是第二和第三反射面,其直径分别为219米和79米。射到主反射面的天体射电波被反射到第二个反射面然后再反射到第三反射面,最后到达接收机屋内的焦点上,不同的馈源连接在不同波段的接收机上,各个接收机装置在一个可转动的圆盘上,可以很容易把所需的接收机移到焦点处。圆屋可以沿着曲线的臂上下运动,这个臂也可以旋转。圆屋的设计是为了防止恶劣天气对小反射面的伤害,也可以防止人为的电磁干扰。

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    和阿雷西博类似,PATAH-600射电望远镜,是基于可变轮廓天线原理并结合克劳斯型系统设计成的。抛物柱面的馈源配置在焦线上,以调节馈源相位的办法实现平行轴方向的电扫描,而垂直轴方向的方向束则借柱面绕水平轴的转动进行调节。
       与其他射电望远镜不同的是,RATAN-600没有采用球面反射镜,而是采用了奇特的抛物面带型天线,其天线就是这样的

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         RATAN-600的天线就是这样的895块大型铝板围绕成的圆形阵列,每块板的尺寸是高11.4米。宽2米!当这些反射板撑开时,整个射电望远镜的最大直径是576米!!

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      这个望远镜的秘密全部在于它的馈源

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       其接收设备全部安装在这个车上,其实这就是克劳斯型天线的原理:由作为主反射面的固定的旋转抛物面截带 B、可倾侧的平面反射器C和收集B面所反射的辐射能的小抛物面或喇叭天线(所谓“照明”天线)A三部分组成。B与 C通常置于东西方向。通过调整C的倾斜度可在子午面内改变系统的赤纬指向,而B的垂直截面为抛物线状,水平截面为圆弧状,故可在一圆形轨道上移动照明天线A,跟踪射电源的周日运动约1小时。
        注意看,这个馈源安装在轨道上,每天这个馈源都要定时移动,不断地接收反射镜发射过来的信号,每天都要扫描,周而复始,就象阿雷西博的空中馈源移动一样。

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       小车很大,安装着不同的仪器设备,包括不同波段的高频头

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 这里有很多人在工作,包括了科学家和高级钳工

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他们为RATAN-600研制了大量科学仪器和微波器件

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         这些好象和我们并没有什么关系,然而,就是这些设备和器件能够让我们捕捉到来自遥远星河的微弱信号,从而不断地了解着我们的宇宙和世界。

       RATAN-600至今仍是射电天文学研究的重要武器之一,尤其是在微类星体的研究中起到了重要作用。

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       尽管苏联已经像风一般逝去,岁月在这些射电望远镜上已经刻画出了沧桑,但依然的屹立仍见证着昔日的辉煌,人类探索星空的脚步不会停歇......

(完)

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