Образовательный портал

Электронный журнал Экстернат.РФ, cоциальная сеть для учителей, путеводитель по образовательным учреждениям, новости образования

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Рейтинг:  4 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда не активна
 

Автор: Ли Евгений Альбертович

Скачать (в формате Word)

Скачать презентацию



ШКОЛА ГИМНАЗИЯ №66

_____________________________________________________

 

 

Ли Евгений Альбертович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

 

 

История развития радиотехники. Радиолокация и радиотелескопы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург – 2011

 

Введение. 3

1. История создания радио. Первые радиотрансляции.4

2.  Излучение и прием электромагнитных волн. Принципы радиосвязи. 9

3. Радиолокация. 13

4. Радиотелескоп. 17

5. Перспективы развития радиотелескопов. 20

Вывод. 24

Список литературы.. 25


Введение

 

Радио (лат.Radio - испускаю лучи) - способ передачи информации на расстояние посредством радиоволн. Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстро меняющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик[1].

Само радио и радиотрансляции прочно вошли в нашу жизнь, и мы даже не задумываемся о том, как это работает, кто был изобретателем радио. Если задуматься на минутку, то очень трудно представить себе мир без средств радиопередачи, таких как сотовые телефоны, радиоприемники, телевизор, Интернет. Нам кажется, что тот мир, в котором он существует сейчас, был всегда, но на самом деле радио появилось сравнительно недавно, всего чуть более 100 лет назад.

В своем докладе я хотел бы рассказать не только о создании первого радиоприемника, но и о талантливых инженерах, усовершенствовавших и расширивших границы применения радиотехники. Помимо истории создания радио, в моем докладе будут отражены наиболее интересные, но, к сожалению, в силу своей специфики, не очень популярные области применения радио: радио- и эхолокация,  радиотелескопы. Будут рассмотрены принципы их работы  и проведен анализ будущего развития радиотехники.

                  

 

 

 


1. История создания радио. Первые радиотрансляции.

 

Все представляют себе радио, но не все знают, как оно утроено!

Сейчас я расскажу не много о том, кто создал радио и когда.

Изобретение радиосвязи – одно из самых выдающихся достижений человеческой мысли и научно-технического прогресса. Потребность в совершенствовании средств связи, в частности установлении связи без проводов, особенно остро проявилась в конце XIX в., когда началось широкое внедрение электрической энергии в промышленность, сельское хозяйство, связь, на транспорте (в первую очередь морском) и т. д.

История науки и техники [1] подтверждает, что все выдающиеся открытия и изобретения были, во-первых, исторически обусловленными, во-вторых, результатом творческих усилий ученых и инженеров разных стран. Но лишь немногим из них удалось сделать эти открытия и изобретения достоянием практики и поставить их на службу человечеству. К ним относятся талантливый ученый и экспериментатор, профессор Александр Степанович Попов, создавший первый в мире практически пригодный радиоприемник, и итальянский изобретатель Гульельмо Маркони, сумевший при поддержке крупнейших британских промышленников и видных специалистов осуществить радиосвязь через океан на расстояние 3500 км.

Рисунок 1 – Первое радио А.С. Попова

Я расскажу не много о великом русском ученом Александре Степановиче Попове (1859-1906 гг.). Попову неоднократно приходилось сталкиваться с косностью и консерватизмом высшего морского начальства. Несмотря на то что многие офицеры-моряки интересовались работами Попова и стремились их использовать на флоте, среди чиновников морского министерства находились люди, которые не верили в способности отечественных ученых и не выделяли необходимых средств для экспериментов. Отечественная электро- и радиопромышленность находились в руках европейских, в частности немецких фирм.

Рисунок 2 - Судовая радио-приёмная станция А. С. Попова образца 1901 г. для приёма на ленту и на слух. Такими приёмными станциями были оборудованы многие корабли Черноморского флота.

 

Однако, несмотря на трудности, А. С. Попов продолжал испытания своих приборов на кораблях Балтийского флота, в этом ему помогала специальная комиссия морских офицеров. Поповым было установлено влияние на дальность связи не только мощности источника радиоволн и высоты передающей антенны, но и оснастки металлических частей кораблей. Весной 1897 г. им была установлена надежная радиосвязь на расстоянии 5 км между крейсером «Африка» и транспортным кораблем «Европа». В том же году он сделал очень важное открытие: если между двумя кораблями проходил другой корабль, то радиосвязь временно прекращалась. Попов правильно объяснил это явление отражением электромагнитных волн проходящим судном. Как известно, это открытие лежало в основе радиолокации.

Летом 1899 г. Попов обнаружил, что при присоединении телефонной трубки к когереру передаваемые сигналы четко слышны даже при увеличении дальности связи (до 28 км). Он получил привилегию на новый тип «... телефонного приемника депеш, посылаемых с помощью какого-либо источника электромагнитных волн по системе Морзе», а также патенты на это открытие в Англиемники такого типа начали изготавливать французская фирма «Дюкрете» и Кронштадтская мастерская беспроволочного телеграфа. В 1897 г. Попов писал: «...вопрос о телеграфировании между судами эскадры можно считать решенным» [1].

Осенью 1899 г. Попов впервые использовал радиосвязь для спасения корабля и людей. При переходе из Кронштадта в Либаву броненосец Балтийского флота «Генерал-адмирал Апраксин» во время жестокого шторма наскочил на подводные камни возле острова Гогланд в Финском заливе и из-за полученных пробоин должен был зазимовать вблизи пустынного острова. Судну грозила неминуемая гибель во время весеннего ледохода.

Специальная комиссия Морского министерства подтвердила, что спасение броненосца возможно лишь при условии надежной связи между местом аварии и Петербургом. Но до ближайшего города на Финском побережье было более 40 км, по подсчетам, прокладка подводного кабеля связи обошлась бы в огромную сумму — около 2000 руб. И вот тогда в министерстве вспомнили об изобретении А. С. Попова! Была создана специальная «Экспедиция по устройству телеграфа без проводников», а Попов и Рыбкин были назначены техническими руководителями работ. Выяснилось, что устройство двух радиостанций будет стоить в 20 раз дешевле, чем прокладка кабеля связи. Впервые нужно было осуществить радиосвязь на большое расстояние через покрытый льдом залив и лесные массивы по берегам. Кроме того, из-за необходимости срочной связи пришлось воспользоваться старой аппаратурой. Но Попов верил, что докажет невиданные преимущества радиосвязи.

Несмотря на непогоду и сильные морозы, 3 февраля 1900 г. была установлена надежная радиосвязь, станции работали до начала навигации, когда снятый с камней броненосец отбыл в Кронштадт. За время работы радиостанции обменялись 400 радиограммами. Неожиданный случай еще раз убедительно доказал возможности радиосвязи: во время работ по спасению броненосца оторвало в море льдину с 50 рыбаками, и после получения радиограммы из морского штаба в море отправился ледокол «Ермак», спасший жизнь морякам. Европейские специалисты очень высоко оценили работы Попова, так как до него никто не осуществлял столь длительной радиосвязи на большое расстояние. «Гогландской победой» стали называть новое мировое достижение Попова, и чиновники-адмиралы были вынуждены признать значение радиосвязи для флота. В апреле 1900 г. был издан приказ «ввести беспроволочный телеграф на боевых судах флота». В Кронштадте было создано первое в России предприятие по изготовлению радиостанций, в Минном классе и Минной школе начали готовить радиоспециалистов.

Но отечественная радиопромышленность только зарождалась, и корабли Балтийского флота приходилось оснащать зарубежной радиоаппаратурой. Особенно остро это проявилось во время русско-японской войны.

В 1901 г. Александр Степанович был назначен заведующим кафедрой физики Петербургского электротехнического института в звании ординарного профессора и, естественно, уже не мог активно заниматься научными исследоститута, представляя А. С. Попова в министерство, подчеркивал, что он является не только талантливым преподавателем и экспериментатором, но и «...снискал себе огромную известность в России и за границей своим изобретением способа беспроволочного телеграфирования». В сентябре 1905 г. Попов стал первым избранным директором Электротехнического института, на его плечи легла огромная ответственность по руководству большим коллективом.

Напряженный и непосильный труд не мог не сказаться на здоровье Александра Степановича, и 13 января 1906 г. после бурного разговора с министром внутренних дел, он скоропостижно скончался от кровоизлияния в мозг. Талантливому ученому и изобретателю не исполнилось и 47 лет! Как много он еще мог сделать, осуществляя свои мечты...

Некрологи о безвременной кончине А. С. Попова были помещены во многих столичных и провинциальных газетах и журналах. В них отмечалось, что «Россия понесла тяжелую утрату, лишившись ученого, приумножившего ее славу». Для увековечения памяти А. С. Попова Русское техническое общество, почетным членом которого он был с 1901 г., учредило «Премию имени изобретателя беспроволочного телеграфа», которая выдавалась «за лучшие оригинальные исследования и изобретения по электричеству и его применениям, произведенные в России и изложенные на русском языке». О государственной субсидии не могло быть и речи, необходимую сумму предполагалось собрать «по подписке среди почитателей заслуг Александра Степановича»

Главное отличие приёмника Попова от приёмника Лоджа состояло в следующем. Когерер Бранли — Лоджа представлял собой стеклянную трубку, наполненную металлическими опилками, которые могли резко — в несколько сот раз — менять свою проводимость под воздействием радиосигнала. Для приведения когерера в первоначальное состояние для детектирования новой волны нужно было встряхнуть, чтобы нарушить контакт между опилками. У Лоджа к стеклянной трубке приставлялся автоматический ударник, который бил по ней постоянно; Попов ввёл в схему автоматическую обратную связь: от радиосигнала срабатывало реле, которое включало звонок, и одновременно срабатывал ударник, ударявший по стеклянной трубке с опилками. В своих опытах Попов использовал заземлённую мачтовую антенну, изобретенную в 1893 году Теслой.


2.  Излучение и прием электромагнитных волн. Принципы радиосвязи

 

Для осуществления радиосвязи необходимо обеспечить возможность излучения электромагнитных волн. Закрытый колебательный контур не излучает электромагнитные волны в окружающее пространство. Если колебательный контур состоит из катушки и двух пластин плоского конденсатора, не параллельных друг другу, то чем под большим углом развернуты эти пластины, тем более свободно выходит электромагнитное поле в окружающее пространство. Предельным случаем раскрытия колебательного контура является удаление пластин конденсатора на противоположные концы прямой катушки.

В действительности [3] контур состоит из катушки и длинного провода - антенны. Один конец антенны заземлен, второй поднят над поверхностью земли. Катушка антенны имеет индуктивную связь с катушкой колебательного контура генератора незатухающих электромагнитных колебаний. Вынужденные колебания высокой частоты в антенне создают в окружающем пространстве переменное электромагнитное поле. Со скоростью 300 000 км/с электромагнитные волны распространяются от антенны. Энергия излучаемых электромагнитных волн при одинаковой амплитуде колебаний силы тока в антенне пропорциональна четвертой степени частоты колебаний. Поэтому для осуществления радио- и телевизионной связи используются электромагнитные волны с частотой от нескольких сотен тысяч герц до тысяч мегагерц. Эти высокочастотные волны называют несущими волнами, которые модулируют в простейшем случае звуковой частотой. Процесс наложения колебаний одной частоты на колебания другой называется модуляцией (см. рисунок 3).

Рисунок 3 – Модуляция сигналов: а) колебания тока несущей частоты; б) колебания тока звуковой частоты

 

Рассмотрим процесс амплитудной модуляции, состоящий в изменении амплитуды несущей волны по закону сигнала низкой частоты. В электрическую цепь транзисторного генератора последовательно с колебательным контуром включают катушку трансформатора. На вторую катушку трансформатора подается переменное напряжение звуковой частоты с выхода микрофона после необходимого усиления. Переменное напряжение звуковой частоты, складываясь с постоянным напряжением источника генератора, приводит к изменению со звуковой частотой амплитуды колебаний силы тока высокой частоты в контуре генератора.

Амплитуда колебаний тока несущей частоты изменяется амплитудой тока звуковой частоты. В результате получаются модулированные колебания тока несущей частоты, которые излучаются в пространство (см. рисунок 4).

Рисунок 4 - Модулированные колебания тока несущей частоты

 

Электромагнитные волны, излученные антенной радиопередатчика, вызывают вынужденные колебания свободных электронов в любом проводнике.

Напряжение между концами проводника, в котором электромагнитная волна возбуждает вынужденные колебания электромагнитного тока, пропорциональны длине проводника. Поэтому для приема электромагнитных волн в простейшем радиоприемнике применяется длинный провод - приемная антенна.

Вынужденные колебания в антенне 1 возбуждаются электромагнитными волнами от всех радиостанций. Для того чтобы слушать только одну радиопередачу, колебания напряжения не направляют непосредственно на вход усилителя, а сигналы подают на колебательный контур 2 с изменяющейся собственной частотой колебаний. Изменение собственной частоты колебаний в контуре приемника производится обычно изменением электроемкости переменного конденсатора. При совпадении частоты вынужденных колебаний в антенне с собственной частотой колебаний контура наступает резонанс, при этом амплитуда вынужденных колебаний напряжения на обкладках конденсатора контура достигает максимального значения. Таким образом, из большого числа электромагнитных колебаний, возбужденных в антенне, выделяются колебания нужной частоты. 

С колебательного контура приемника модулированные колебания высокой частоты поступают на детектор 3 (см. рисунок 5).

Рисунок 5 – Схема приемника радиосигнала.

 

В качестве детектора можно использовать полупроводниковый диод, пропускающий переменный ток высокой частоты только в одном направлении. После прохождения детектора сила тока в цепи изменяется во времени по закону, представленному на рисунке 6. В течение каждого полупериода высокой частоты импульсы тока заряжают конденсатор 4, вместе с тем конденсатор медленно разряжается через резистор 5.

Рисунок 6 – Ток в цепи после прохождения детектора

 

Значения электроемкости конденсатора 4 и сопротивления 5 выбраны таким образом, что через резистор 5 протекает ток, изменяющийся во времени со звуковой частотой, использованной при модуляции колебаний в генераторе. Для преобразования электрических колебаний в звуковое, переменное напряжение звуковой частоты подается на телефон 6 (см. рисунок 7).

Рисунок 7 - Преобразование электрических колебаний в звуковые

 

Для повышения чувствительности в современных радиоприемниках сигнал с колебательного контура поступает на вход усилителя высокой частоты (УВЧ), а с выхода усилителя высокой частоты электрические колебания поступают на детектор. Для усиления мощности звукового сигнала на выходе радиоприемника электрические колебания звуковой частоты с выхода детектора поступают на вход усилителя низкой частоты (УНЧ). Переменное напряжение звуковой частоты с выхода УНЧ подается на обмотку электродинамического громкоговорителя - динамика. Динамик преобразует энергию переменного тока звуковой частоты в энергию звуковых колебаний [3].

 

 

3. Радиолокация

 

Радиолокация — область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн.

Выделяют два вида радиолокации:

1)    Пассивная

Пассивная радиолокация основана на приёме собственного излучения объекта.

2)    Активная

При активной радиолокации радар излучает свой собственный зондирующий импульс и принимает его отражённым от цели. В зависимости от параметров принятого сигнала определяются характеристики цели.

Активная радиолокация бывает двух видов:

·        С активным ответом - на объекте предполагается наличие радиопередатчика (ответчика), который излучает радиоволны в ответ на принятый сигнал. Активный ответ применяется для опознования объектов (свой-чужой), а также для получения от них дополнительной информации (например, количество топлива, тип объекта и т.д.).

·        С пассивным ответом - запросный сигнал отражается от объекта и воспринимается в пункте приёма как ответный.

При радиолокации с пассивным ответом обнаружение производят по сигналу, отраженному от объекта после облучения его электромагнитными волнами. В этом случае сигнал, излучаемый РЛС, называют зондирующим, а сигнал, приходящий от цели, - отраженным или эхо-сигналом. Значение отраженного сигнала зависит от отражающих свойств объекта[5].

При радиолокации с активным ответом обнаружение производят по сигналу, ретранслированному объектом. При этом прямой сигнал называют запросным, а сигнал приходящий от цели, - ответным. Ретрансляционную аппаратуру, находящуюся на объекте, именуют ответчиком. Интенсивность ответного сигнала зависит от мощности установленного на объекте ретрансляционного передатчика. Дальность действия этих РЛС намного больше дальности действия РЛС с пассивным ответом. Однако такие РЛС могут работать только со «своими» объектами. Их в основном используют для сопровождения ракет и других объектов, обладающих слабыми отражающими свойствами, а также для опознавания «своих» объектов.

Пассивная радиолокация основана на приёме собственного радиоизлучения объектов. РЛС с пассивной радиолокацией не имеет передатчика. Она имеет лишь направленную приёмную антенну, улавливающую излучения объекта, приёмник, усиливающий принятые радиосигналы, и устройства, с помощью которых происходят регистрация и анализ этих сигналов. Такие РЛС используют для исследования явлений, происходящих в космическом пространстве (радиотелескопы,о которых сы скоро поговорим), а также для определения местоположения кораблей и самолетов по радиомаякам (радиопеленгация).

Еще А.С. Попов заметил, что радиоволны имеют способность отражаться. На этом и основан принцип действия радиолокационной станции. Мощный луч радиолокационного передатчикам фокусируется большой антенной в направлении исследуемого объекта, фиксируется и изучается отраженный радиосигнал, на основе чего делаются выводы о тех или иных характеристиках объекта. Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения. 16 января 1934 года в Ленинградском физико-техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых. Уже летом 1934 года группа энтузиастов, среди которых были Б. К. Шембель, В.В. Цимбалин и П. К. Ощепков, представила членам правительства опытную установку. Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году был испытан макет импульсного радиолокатора, который имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км.

Различают два основных режима работы РЛС: 1)режим обзора (сканирования) пространства; 2) режим слежения за целью.

В режиме обзора луч РЛС по строго определенной системе просматривает все пространство или заданный сектор. Антенна, например, может медленно поворачиваться по азимуту и в то же время быстро наклоняться вверх и вниз, сканируя по углу места. В режиме слежения антенна все время направлена на выбранную цель, и специальные следящие системы поворачивают ее вслед за движущейся целью[5].

Радиолокация является одним из ответвлений эхолокации.

Эхолокация (эхо и лат. locatio — положение) — способ, при помощи которого положение объекта определяется по времени задержки возвращений отражённой волны. Если волны являются звуковыми, то это звуколокация, если радио — радиолокация[2].

Представьте себя на берегу широкой реки. Круто поднимается из воды ее противоположный скалистый берег. Вы хотите знать, как широка река. Если у вас есть часы, то задачу можно считать решенной. Достаточно отрывисто крикнуть, и услышанное через несколько секунд эхо «пришлет» вам ответ. С помощью звукового эхо можно измерять расстояние (см. рисунок 8).

Рисунок 8 - Измерение расстояния с помощью эха.

 

Ультразвук определяет глубину. Короткая и мощная «порция» ультразвука — звука настолько высокого тона, что он не воспринимается человеческим ухом — направляется с днища корабля вниз. Скорость звука в воде примерно в 5 раз больше, чем в воздухе. Отразившиеся от морского дна ультразвуковые волны возвращаются к кораблю и принимаются специальным устройством. Интервалы времени, за которые порция ультразвуковых волн возвращается к кораблю, и позволяют беспрерывно контролировать глубину моря. Такие же приборы используются для обнаружения подводных лодок и т. д. (см. рисунок 9)

Рисунок 9 – Определение глубины и обнаружение целей при помощи эхолокации

 

 

4. Радиотелескоп

 

Радиотелескоп — астрономический инструмент для приёма собственного радиоизлучения небесных объектов (в Солнечной системе, Галактике и Метагалактике) и исследования их характеристик: координат, пространственной структуры, интенсивности излучения, спектра и поляризации[3].

Поиск внеземных цивилизаций производится с помощью радиотелескопов (см. рисунок 10). По принципу работы они напоминают оптические телескопы – рефлекторы. В них также, как и в оптическом телескопе-рефлекторе, электромагнитное излучение собирается на зеркале и затем поступает в приемник этого излучения. В оптическом телескопе собирателем служит вогнутое параболическое зеркало. Видимые лучи, отражаясь от этого зеркала, собираются в фокусе рефлектора, где получается изображение небесного объекта. В радиотелескопе собирателем радиолучей служит металлическое зеркало (антенна). Форма зеркала выбирается также параболической, поскольку только зеркало такой формы позволяет собирать в одну точку (фокус) падающие на него электромагнитные волны. Металлическое зеркало собирает падающие на него радиоволны в фокусе, где установлена маленькая дипольная антенна. Эта антенна называется облучателем, так как она облучается радиоволнами. Радиоволны вызывают в облучателе электрический ток, сила которого изменяется во времени по определенному закон. От облучателя в радиоприемное устройство электрический ток передается по волноводам, на выходе приемника подключаются самопишущие приборы или другие регистраторы.

  

а                                             б                                                        в

Рисунок 10 – Радиотелескопы: а) 15-метровый телескоп Европейской Южной обсерватории. Радиотелескоп в Аресибо, Пуэрто-Рико; б) 300-метровый радиотелескоп в Аресибо; в) Система радиотелескопов VLA в Нью-Мексико.

 

Радиотелескоп, как и оптический телескоп, надо направить в определенную часть неба, а еще лучше – в определенную точку. Для этого надо иметь возможность поворачивать (или направлять другим путем) само зеркало рефлектора. Это можно осуществить разными путями. У телескопов рефлекторы могут двигаться вокруг двух осей – вертикальной и горизонтальной. Для борьбы с отрицательным влиянием явления параллакса создают специальные параллактические установки.

Первым космическое радиоизлучение зарегистрировал Карл Янский в 1931 году. Его радиотелескоп (см. рисунок 11) представлял собой вращающуюся деревянную конструкцию, установленную на автомобильных колесах для исследования помех радиотелефонной связи на длинах волн 4 000.  1932 году стало ясно, что радиопомехи приходят из Млечного Пути, где расположен центр Галактики. А в 1942 было открыто радиоизлучение Солнца[2].

Рисунок 11 – Радиотелескоп Карла Янского

Зеркало рефлектора должно быть таким, чтобы оно было направлено в определенную точку. Это достигается увеличением площади зеркала. Собственно, важны не абсолютные размеры зеркала, а отношение его размера (радиуса) к длине рабочей волны, излучение на которой должен принять радиотелескоп.

Любой радиотелескоп по принципу своего действия похож на оптический: он собирает излучение и фокусирует его на детекторе, настроенном на выбранную длину волны, а затем преобразует этот сигнал, показывая условно раскрашенное изображение неба или объекта. В радиоастрономии используются различные типы антенн: дипольные антенны, параболические рефлекторы, радиоинтерферометры. Чаще всего в качестве антенны используется большая вогнутая чаша или зеркало параболической формы. Зеркало отражает радиоволны, которые собираются вблизи фокуса и улавливаются облучателем – полуволновым диполем, принимающим излучение заданной длины волны.В 1963 году начал работать 300-метровый радиотелескоп со сферической антенной в Аресибо на острове Пуэрто-Рико, установленный в огромном естественном котловане, в горах. В 1976 году на Северном Кавказе в России начал работать 600-метровый радиотелескоп РАТАН-600 (см. рисунок 12). Чтобы существенно улучшить угловое разрешение, в радиоастрономии используют радиоинтерферометры.

Рисунок 12 - 600-метровый радиотелескоп РАТАН-600

Простейший радиоинтерферометр состоит из двух радиотелескопов, разнесенных на расстояние, называемое базой интерферометра. Радиотелескопы, объединенные в единую систему, называют системой апертурного синтеза. Самый большой полноповоротный радиотелескоп Green Bank telescope (GBT) работает с 2000 года в американском городе Грин-Бэнк (Западная Вирджиния). 100-метровый телескоп GBT изучает излучение комет, пульсаров и далеких галактик (см. рисунок 13).

Рисунок 13 - Самый большой полноповоротный радиотелескоп Green Bank telescope (GBT)

 

5. Перспективы развития радиотелескопов

 

По крайней мере в ближайшие полвека генеральной линией развития радиоастрономии будет создание все более крупных систем апертурного синтеза — все проектируемые крупные инструменты являются интерферометрами. Так, на плато Чахнантор в Чили совместными усилиями ряда стран Европы и Америки началось строительство системы антенн миллиметрового диапазона ALMA (Atacama Large Millimeter Array — Большая миллиметровая система Атакама). Всего здесь будет 64 антенны диаметром 12 метров с рабочим диапазоном длин волн от 0,35 до 10 мм. Наибольшее расстояние между антеннами ALMA составит 14 км. Благодаря очень сухому климату и большой высоте над уровнем моря (5100 м) система сможет вести наблюдения на волнах короче миллиметра. В других местах и на меньшей высоте это невозможно из-за поглощения такого излучения парами воды в воздухе. Строительство ALMA будет закончено к 2011 году.

Проект "Радиоастрон"

 Европейская система апертурного синтеза LOFAR будет работать на гораздо более длинных волнах - от 1,2 до 10 м. Она войдет в строй в течение трех ближайших лет. Это очень интересный проект: чтобы снизить стоимость, в нем используются простейшие неподвижные антенны - пирамиды из металлических стержней высотой около 1,5 м с усилителем сигнала. Зато таких антенн в системе будет 25 тысяч. Их объединят в группы, которые разместят по всей территории Голландии вдоль лучей «изогнутой пятиконечной звезды» диаметром около 350 км. Каждая антенна будет принимать сигналы со всего видимого неба, но их совместная компьютерная обработка позволит выделять те, что пришли с интересующих ученых направлений. При этом чисто вычислительным путем формируется диаграмма направленности интерферометра, ширина которой на самой короткой волне составит 1 секунду дуги. Работа системы потребует огромного объема вычислений, но для сегодняшних компьютеров это вполне посильная задача. Для ее решения в прошлом году в Голландии был установлен самый мощный в Европе суперкомпьютер IBM Blue Gene/L с 12 288 процессорами. Более того, при соответствующей обработки сигналов (требующей еще больших компьютерных мощностей) LOFAR сможет одновременно наблюдать на несколькими и даже на многими объектами! 
    Но самый амбициозный проект близкого будущего — SKA (Square Kilometer Array - Система «Квадратный километр»). Суммарная площадь его антенн составит около 1 км2, а стоимость инструмента оценивается в миллиард долларов. Проект SKA находится пока на раннем этапе разработки. Основной обсуждаемый вариант конструкции — тысячи антенн диаметром несколько метров, работающих в диапазоне от 3 мм до 5 м. Причем половину из них панируется установить на участке диаметром 5 км, а остальные разнести на значительные расстояния. Китайские ученые предлагали альтернативную схему - 8 неподвижных зеркал диаметром 500 м каждое, подобных телескопу в Аресибо. Для их размещения были даже предложены подходящие высохшие озера. Однако в сентябре Китай выбыл из числа стран - претендентов на размещение гигантского телескопа. Теперь основная борьба развернется между Австралией и Южной Африкой. 
    Возможности увеличения базы наземных интерферометров практически исчерпаны. Будущее - это запуск антенн интерферометра в космос, где нет ограничений, связанных с размерами нашей планеты. Такой эксперимент уже проводился. В феврале 1997 года был запущен японский спутник HALCA, который проработал до ноября 2003 года и завершил первый этап в развитии международного проекта VSOP (VLBI Space Observatory Programme - Программа космической обсерватории РСДБ). Спутник нес антенну в виде зонтика диаметром 8 м и работал на эллиптической околоземной орбите, которая обеспечивала базу, равную трем диаметрам Земли. Были получены изображения многих внегалактических радиоисточников с разрешением в тысячные доли секунды дуги. Следующий этап эксперимента по космической интерферометрии, VSOP-2, планируется начать в 2011—2012 годах. Еще один инструмент такого типа создается в рамках проекта «Радиоастрон» Астрокосмическим центром Физического института им. П.Н. Лебедева РАН совместно с учеными других стран. Спутник «Радиоастрон» будет иметь параболическое зеркало диаметром 10 м. Во время запуска оно будет в сложенном состоянии, а после выхода на орбиту развернется. «Радиоастрон» будет снабжен приемниками для нескольких длин волн — от 1,2 до 92 см. В качестве наземных антенн космического интерферометра будут использоваться радиотелескопы в Пущино (Россия), Канберре (Австралия) и Грин-Бэнк (США). Орбита спутника будет очень вытянутой, с апогеем 350 тыс. км. С такой базой интерферометра на самой короткой волне удастся получить изображения радиоисточников и измерять их координаты с точностью до 8 миллионных долей секунды дуги. Это даст возможность заглянуть в ближайшие окрестности ядер радиогалактик и черных дыр, в глубины областей образования молодых звезд в Галактике.[6]


Вывод

 

Радио-это очень интересное изобретение придуманное человеком. Создание радио это большой прорыв человечества, так как с радио связано  с телефоном(передача сигнала).Человек живущий в 21 веке, почти не может представить свою жизнь без мобильного телефона. Некоторые люди даже не представляют как передаётся сигнал телефона. Но в этом нет не чего сложного.

Благодаря радио человечество может больше узнать о других цивилизациях(радиотелескопы).Сейчас люди благодаря радиотелескопам могут исследовать чёрные дыры, а ведь люди, когда создавали радио не думали что оно так разовьётся.

Без радио не было бы такой жизни, которой живём мы с вами.

 

 


Список литературы

 

1. В. И. Шапкин. Радио - открытие и изобретение

2. В.Г. Борисов, А.В. Гороховский, Б.Г. Степанов, В.В. Фролов «Радио – радиолюбителям»

3. http://sfiz.ru/page.php?id=83

4.«Радиомир»

5. http://www.radio-portal.ru/

6. http://galspace.spb.ru/indvop.file/20.html



[1] http://termin.bposd.ru/publ/18-1-0-15804

[2] http://ru.wikipedia.org/wiki/Эхолокация

[3] http://ru.enc.tfode.com/Радиотелескоп

You have no rights to post comments

Авторизация

Перевод сайта


СВИДЕТЕЛЬСТВО
о регистрации СМИ

Федеральной службы
по надзору в сфере связи,
информационных технологий
и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор)
Эл. № ФС 77-44758
от 25 апреля 2011 г.


 

Учредитель:
АНОО «Центр дополнительного
профессионального
образования «АНЭКС»

Главный редактор:
Ольга Дмитриевна Владимирская, к.п.н.,
директор АНОО «Центр ДПО «АНЭКС»

ПРИГЛАШАЕМ!

Приглашаем педагогов со стажем работы по специальности от 25 лет в Клуб ветеранов педагогического труда!

Только для вас - специальные образовательные мероприятия, интересные встречи и многие другие события.

Звоните по телефону: (812) 956-67-42 или пишите на e-mail: editor@ext.spb.ru

Просим всех, расскажите о Клубе своим коллегам, которые уже не работают в школе!

Ваши АНОО «АНЭКС» и Экстернат.РФ