رادیوتلسکوپ ها

ارادیو تلسکوپ ه

فرهاد سعادت: تهیه کننده

93بهمن

ازیوییرادنجومرسدمیباستانتاریخبهآنقدمتکهاپتیکینجومخالفبریک.استشدهآغازقرنایناواسطازجدیطوربهوبیستمقرنسومدهه

بلنتلفهایآزمایشگاهدرکهیانسکیکارلنامبهآمریکاییجوانمهندسطولدرکهکردطراحیرادیوییهایآنتنازچرخانآرایهیککردمیکار.کردمیکارمتر14/6موج

تاریخچه:

سهیصدایبودندزمینیمنشاءدارایکهامواجیبرعالوهآرایهاینتوسطاوبعدا او.دشمیتابشنامعلومیمنبعیکازکهکردآشکاربلندگودررامانندیدریافتپیشروزاززودترزمانیدقیقه4روزهرتابشاینکهکردمالحظهستارگانبهنسبتزمینچرخشپریودکهاینبهتوجهبالذا.شودمی

هکمنبعاینگرفتنتیجهاستخورشیدیروزازکمتردقیقه4دوردست.باشدآسماندربایدکندمیحرکتزمیندورانهمراهآنامتداد

ستههمطالعاتبعدیاونشانداداینمنبعکهدرجانبصورتفلکیقوسبودهافتخارامروزب.کهکشانراهشیریاستوبهاینترتیبنجومرادیوییآغازشد

امگذارینکاریانسکی،واحدشاررادیوییکهازفضادریافتمیشودبهناماو.شدهاست.واتبرمترمربعدرسطحزمیناست26−10یکیانسکی

.تصویرآنتنیکهکارلیانسکیباآنکارمیکرد

کردبنکشفبسیارمهمیانسکیتاپایانجنگجهانیدومتوجهچندانیراجلکاریانسکی1936وتنهایکمنجمغیرحرفهایکهمهندسبرقبودازسال

سازنامداشتتنهامنجمرادیوییتاچندسالپگروتربراوکه.رادنبالکرد.پایانجنگجهانیدومبود

ویدرحیاطمنزلخوداولینتلسککو رادیکوییبشکقابیراازچکوآوآهکنمترباهزینهشخصیخکودککهککم6متروفاصلهکانونی10گالوانیزهبهقطر

،یدهمنبودساختوتوانستاولیننقشهرادیوییآسمانراککهشکاملخورشکائهودارهستهکهکشانوچندمنبعدیگرکهکشانمثلدجاجهوذاتالکرسیب

.کنککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککککدنشکداومدتهاپسازتکمیلتلسکو موفقبهدریافتامواجرادیوییآسماندجدیومجبورشدبارهادرتجهیزاتوطولموجهاییکهدرآنکارمیکردت

ککار بکه(VHF)متکر1/87باطولمکوج1939تااینکهدرسال.نظرکند.نتیجهرسید

ماهمیتنقشهایکهوبربراساسشدتامواجرادیکوییسکاطعشکدهازاجکرا

رقکرندآسمانیتهیهکردهبودقابلمقایسهبانقشهایبودکهویلیکامهرشکل

.دهجدهممیالدیباتلسکو نوریخودازکهکشانراهشیریارائکهککردهبکو

1950لکنتاسکال.شروعبهانتشارنتایجرصدیخودنمود1940ویازسال

انوازاینسالبهبعدبسیاریازدانشکمند.چندانتوجهیبهکارهایوینشد

دندوشمهندسانازکشورهایانگلیس،هلندواسترالیابهکارهایربرعالقمند

.بهکاو دراینشاخهرویآوردند

رادیکویییکازمشکالتنجومرادیوییتوانتفکیکبسیارکمتلسککو هکای

وجهکایاینبداندلیلاستکهطولمک.نسبتبهتلسکو هایاپتیکیاست

بردنیکیازراههایباال.رادیوییبسیاربزرگترازطولموجامواجمرئیاست

.تککوانتفکیکککبککزرگکککردنقطککربشککقاآتلسکککو رادیککوییاسککت

تال هایزیادیدراینجهتصورتگرفتبهطوریکهتلسکو هکایتکک

متردر50متردرژاپن،45متردرآمریکا،64و39،43،45بشقابیباقطرهای

305متردرآلمانونهایتا 100متردرانگلیس،76متردراسترالیا،64کانادا،

هکایفکوقتلسکو .متردردانشگاهکورنلدرآرسیبویپورتوریکوساختهشد

.سانتیمترکارمیکردند10الی0/4درطولموجهایبین

ا اردوصکرفتلسکو آرسیبوبهدلیلسنگینیزیادمتحرکنیستوموتکورنکد

.حرکتزمینآنرادرجهتمنابعرادیوییآسمانقرارمیدهد

ایکن.متکربکود100بزرگترینتلسکو رادیوییمتحرکجهاندارایبشقاآ

تپاختردرموسومبودویکیازکشفیاتآنیافتنگرینبنکتلسکو کهبه

ناگهانبهدلیکلسکنگینیزیکادفکرو1988مرکزسحابیخرچنگبوددرسال

.مرمتشد2000ریختولیدرسال

5هنوزنیزمتر305قطرباآرسیبورادیوییتلسکو تفکیکتوانایناگرکهحالیدراستانسانمسلحغیرچشمازکمتربار

بهرایمانیشعرایستارهکردمیکارمرئیموجطولدرتلسکو .دادمینشانماهکاملقرصحد

تداخل سنجی

ابراسکاسبااختراعسیستمترکیبگیرندههمارتینرایلاینمشکلبهدست

.تداخلسنجیحلشد

رقکرادراینرو دویاچندتلسککو رادیکوییبکهفاصکلهمعینکیازیککدیگر

بهتکواناینفاصلهکهبسیاربزرگترازقطربشقاآهاستدرمحاس.میگیرند

کتکداخلتفکیکتلسکو بهجایقطربشقاآواردمیشودولذاتوانتفکیک

بکاتکداخل1945مکارتینرایکلدرسکال.سنجچندینبرابرافزایشمکییابکد

کسنجیکهساختهبودتوانستچشمههکایرادیکوییزیکادیراازهکمتفکیک

زرگویافتههایاونقشمهمیدرتحکیمنظریهکیهانشناسیانفجارب.دهد

اوبهخاطراختکراعارزشکمندخکوددرسکال.ردنظریهحالتپایدارعالمداشت

ولفکهتبدیلتداخلسنجدومولفهایبهچنکدم.جایزهنوبلدریافتکرد1974

ففازناختالاییعنیترکیبچندبشقاآرادیوییبایکدیگربهطوریکهبتوا

تسکیموجرسیدهبهآنهاراازبینبردموجبافزایشانکرژیدریکافتیوحسا

.اینتلسکو هاشد

کیلکومتربکوددر5(خکطمبنکاء)تلسکو باطولآرایکه8بهطورمثالشامل

ولمکوجتوانتفکیکاینآرایهدرطک.رصدخانهکمبریجدرانگلیسساختهشد

هکایسانتیمترحدودیکثانیهقوسبکودککهبکاتکوانتفکیککتلسککو20

.اپتیکیقابلمقایسهاست

باآنتن66دارایکهاستجهانرادیوتلسکو بزرگتریننامآلمااینمتری7آنتنهایاینبرعالوه.استمتر12قطربهدیشهاییمتری2900ارتفاعدروآلماعملیاتیپشتیبانیتاسیساتدرتلسکو .داردقرارشیلیآندکوههایدامنهدردریاسطح

فالتدرآلمارادیوییآنتنهای5000ارتفاعدرشیلیچاجنانتورمیگیرندقراردریاسطحازمتری

سطتوگرفته شده تصاویر کوپ بزرگ ترین رادیو تلس

جهان

:مزایایی که این شاخه از علم نجوم دارد عبارتند از

.روشنایینورمانعیبرایرصدهایرادیویینیست-1

.میشوندرصدهایرادیوییازتالطمجوزمینووجودگردوغباردرهوامتأثرن-2

.ابریبودنآسمانمانعیدرموردمشاهداترادیویینیست-3

همیدهدکقابلیتنفوذازموادمیانستارهایومیانکهکشانیاینامواجاجازه-4

.عمقبیشتریازفضاراببینیم

اجازهامواجاینکهکشانیمیانوایستارهمیانموادازنفوذقابلیت-4

.ببینیمرافضاازبیشتریعمقکهدهدمی

مشاهدهقابلرادیوییهایموجطولدرفقطکهرادیوییاجراممشاهده-5

.هستند

طراحی و ساخت تلسکوپ های

رادیویی

مقدمهک،حرطراحیوساختانواعتلسکو هایرادیوییازقبیلآنتنهاییاگیمت

.تلسکو تکبشقابیتوضیحدادهخواهدشد

قسمترامرئینورکهماکسولمهمبینیپیشدنبالبه1887سالدربررارادیوییامواجتوانستهرتزکرد،اعالمالکترومغناطیسطیفازناچیزیمیلیمتر1موجیطولبازهکهامواجایناز.کندکشفبینیپیشهمیناساسمیلیمتر1هایموجطولباامواجتنهاگرددمیشاملراکیلومترصدچندتایهبقوبرسندزمینسطحبهوکردهعبورزمینجوازتوانندمیمتر10تا

.گرددمیمنعکسزمینیونیسفرالیهتوسط

تاریخچه:

اودا–های یاگی آنتن

یافتفراوانجاهمهدرودارندخاصیعملیاهمیتکههاییآنتنانواعازیکی

تدریافبرایمنازلازبسیاریبامپشتدرکه.استاودا–یاگیآنتنشودمی

ازاییهآراارسالحالتدراودا–یاگیآنتن.شودمیدیدهتلویزیونیهایسیگنال

میتغذیهتحریکمنبعتوسطآنهاازیکیتنهاکهاستموازیخطیهایآنتن

در.آیندمیحساآبهپارازیتی(نیستندمتصلمنبعبهمستقیماکه)بقیهوشود

اما.ندکمیبرخوردآرایهعناصرتمامبهالکترومغناطیسیموجیکدریافتحالت

غذیهتساختارسادگی.شودمیآوریجمع"عنصرفعال"یکازدریافتیسیگنال

.استخطیهایآرایهسایربهنسبتاودا-یاگیهایآنتناصلیامتیاز

نامبهبیشتریاومیله3تعدادامواج،بیشتردریافتجهتیاگیآنتندرونمودهبیشتردریافتراامواجکه.دهندقرارمیدرکنارآنتن(کنندههدایت)دایرکتور

نامبهمیلهیک،یاگیآنتندرپشتهمچنین،متمرکزنمایدآنتنطرفبهآنتنبهمجددا گذردمیازآنتنکهامواجی،دهندقرارمی(کنندهمنعکس)رفلکتور

.برمیگرددازآنتنآنفاصلهوباشدمیدریافتیموجطول0/51بابرابررفلکتورمیلهطول.باشدمیموجطول0/15بابرابر(دایپل)

دایرکتورمیلهدومینوطولموجطول0/46دایرکتورمیلهاولینطولفاصلهوباشدمیموجطول0/42برابرمیلهسومینطولوموجطول0/44برابر

دریافتیموجطول0/1بابرابرهمدیگرازو(دایپل)آنتنازدایرکتورها.باشدمی

بیرادیو تلسکوپ های بشقا

:نمودیتقسیم بندزیرمهمواصلیقسمتهشتبهمی توانراتلسکوپرادیویكساختمانی،نظراز

آنتن.1

پیشتقویتکنندهیاآمپلیفایراولیه.2

مخلوطکننده.3

نوسانساز.4

تقویتکنندهموجمتوسطیاآیاف.5

آشکارسازمجذوری.6

DCتقویتکننده.7

ابزارضبطاطالعات.8

تقویت کننده هاالهاسیگناینضعف.هستندضعیفبسیارفضاازشدهگسیلرادیوییسیگنالهای

ایندریافتازحاصلانرژیتمامیاگربدانیمکهمیشودنمایانبیشترزمانی

کنیمجمعهمبارادیویی،تلسکوپهایبافضامشاهدهتاریخابتدایازراسیگنالها

انرژیمتوسط.شدخواهیمکبریتچوآیکزدنآتشبهقادرسختیبه

وات2*10^-5حدوددرمیشونددریافتفضاازکهرادیوییسیگنالهای

.میباشد

دریافتکهراآنچهبایدضعیفیسیگنالچنینمشاهدهواندازهگیریبرای

کهمیدهدنشانراخودزمانیمشکلاما.نماییمتقویتبارمیلیونهامیکنیم

درمیگیرند،قراراستفادهموردرادیوتلسکوپهادرکهالکتریکیابزارهایبدانیم

تشخیصبهقادراگر.میکنندتولیدفراوانیقویوضعیفنویزهایعملکردزمان

تقویتشدتبهنیزآنهاامواج،تقویتفرآینددرنباشیم،اغتشاشاتاینحذفو

.میگردندناپدیداغتشاشیقویامواجپسدردریافتیضعیفامواجومیشوند

مخلوط كننده ها

انجامدلیلدوبهکاراین.میباشدکنندهپیشتقویتازدریافتیسیگنالهایفرکانستغییروکاهشکنندهمخلوطظیفهو

امواجباکارهبقادرکهالکترونیکیقطعاتسایروفیلترهاکنندهها،تقویتساختتکنولوژیکی،نظرازاینکهاول.میگیرد

امکانهیم،دانجاممیکنیمدریافتکهفرکانسیباراتقویتهاتماممااگراینکهدوم.استگرانوسختباشند،باالفرکانس

رایکروفنمسخنرانیککهاستحالتیمشابهاثراین.یافتخواهدافزایششدتبهپسخورتولیدوآنتنبهامواجبازگشت

.داردنگهدهانبهنزدیکبسیار

وباالموجطولابسیگنالهاییرویراپیشتقویتکنندهازدریافتیسیگنالهایتااستموظفمخلوطکنندهکاراینانجامبرای

صورتهمزمانوشکلدوبهمخلوطکنندهدرکاراین.نمایدسوارمیکند،دریافتسازنوساندستگاهازکهپایینفرکانس

با.تاسآنهاتفریقحاصلدیگریوورودیدوجمعحاصلیکیکهداردخروجیموجدومخلوطکنندهکهمعنیاینبهمیگیرد

بهورودیسیگنالعنوانبهوشدهانتخاآداشت،کمتریفرکانسکههرکدامفیلتر،یکازخروجیدواینگذراندن

.شدخواهدفرستادهآیافتقویتکننده

نوسان ساز

همزیتعمدهاستفاد.اکثررادیوتلسکوپهاازنوسانسازهایکوارتزیاستفادهمیکنندازکریستالهایکوارتزدرتولیدنوسان،پایداریخوآواغتشا کمدرخروجیآنها

ازآنجاییکهطبیعترادیوتلسکوپهااقتضامیکندتادرباندپهنیازامواجعمل.استاگرچهاغتشاشات.نمایند،اغتشا اندکیدرنوسانتولیدی،قابلاغماضمیباشد

بودکهایناغتشاشات،مراقبآنقدربزرگنیستندکهتولیدمزاحمتنمایندامابایدنویزهایطبیعیسیستمراتشدیدننمایند،چراکهدرآنصورتسیگنالهایخروجی

.شدتلسکو تغییرخواهدکردواغتشاشاتهماننددریافتواقعیتفسیرخواهند

تقويت كننده آي اف.

امواجازخاصمحدودهایبهتنهامخصوصی،فیلترهایازاستفادهبامتوسطموجکنندهتقویتیکدرامانداردوجودآیافتقویتکنندهایکاریفرکانسانتخاآدرمحدودیتیاگرچه.میدهندعبوراجازه.میشودگرفتهنظردرکاریفرکانسعنوانبهآنهادرمگاهرتز7/10و70،45،4/21فرکانسهایمعموالآشکاروتقویتشدتبهاستنظرموردکهخاصیمحدودهوشدهحذفزائدفرکانسهایکاراینبا

.میشودبرایمداراین.میگویندبهرهخودکارکنترلآنمجموعهبهکهداردوجودمداریرایج،رادیوهایدر

در.میکندراحذفدریافتیسیگنالهایقدرتدرناچیزواندکتغییراتشفافتر،وواضحترصداییدریافتبنابراین.هستندآندنبالبهناظرانکهاستچیزیهماندقیقاجزئیواندکتغییراتاینرادیوییرصد

.انداختکارازبایدرامداراینمیگردد،استفادهرادیوییرصدهایبرایمعمولیرادیوهایازکهزمانی

مجذوریآشكارسازهای

اگرفرکانسخروجیتقویتکنندهآیافرابهیکولتسنججریانمستقیموصلکنیم،اینامربهدلیلماهیتنوسانیفرکانساست.صفحهنمایشگرمقدارصفررانشانخواهدداد

.کهزمانیبیشازصفروزمانیکمترازصفراستبرایاینکهقادرباشیمتعریفخوآوقابلدرکیازانرژیدریافتیازآسمانارائهدهیم،

.معموال ازقطعهسادهایبرایهمعالمتکردنویاحذفقسمتمنفیموجاستفادهمیکنیماژدراکثررادیوتلسکوپهااینقطعهسادهکهیکدیودمعمولیاست،فقطبهجریانهاییباولت

بهاینترتیبولتاژیکهولتسنجنشانمیدهدبرابرباجذرولتاژ.مثبتاجازهعبورمیدهد.ورودیاست

تقویت كننده جریان مستقيم

درطیفرآیندمستقیمسازیولتاژوهمچنینقبلازآن،مقادیرزیادیاغتشا ازآنجاییکهقدرت.ناشیازعملکردابزارهایالکترونیکیبهموجاصلیاضافهمیشود

امواجدریافتشدهازفضابسیارضعیفاست،درلوایاغتشاشاتهرچندکوچک.پنهانخواهدشد

برایکمرنگکردناینموضوعمعموالازانتگرالگیرهاییباپلهزمانیمعلوماستفادهاینامرباعثمیشودکهقلههایبسیاربزرگاغتشاشاترویسطحمالیم.میکنند

.موجاصلیسرشکنشودوتنهااندکیقدرتموجدریافتیراتغییردهد

ابزارهای ذخيره اطالعات

جاییدربایدوبودهارزشمندبسیارآنالیز،وفرآیندهمهاینازبعدآمدهدستبهاطالعاتراهستندزمانحسببرولتاژازستونهایدوماتریسمعموالکهاطالعاتاین.شوندذخیرهذخیرهنمودارشکلبهطویلبسیارکاغذهایرویبروخودکارقلمهایتوسطقدیمدر

سیگنالهایبهتبدیلازبعداطالعاتوشدهمنسوختقریبارو اینامروزه.میکردند.میشوندنگهداریوذخیرهکامپیوتریکدردیجیتالواطالعاتثبتدقیقزماندریافت،زمانیپلهولتاژ،ازعبارتندمعموالشدهذخیرهاطالعات

چوناستمهمبسیارشدهذخیرهاطالعاتآنالیزدرسیستمومحیطدمای.دمانهایتدر.داردالکتریکیاغتشاشاتتولیددرزیادینقشدماشد،دادهتوضیححالبهتاکههمانطور

آنازتیدریافامواجقدرتنمایندهکهاستعددیرادیوتلسکو ،یکباآسمانبهنگریستنحاصل

عددیمقداررصدبارهرباباشد،درجه1استفادهموردتلسکو رادیودیدزاویهاگر.میباشدمحدوده

حال.استمنطقهآنازشدهگسیلرادیوییامواجقدرتبامتناظرکهمیآوریمدستبهراولتاژی

رادیویینقشهحوالی،آندرنقاطسایراطالعاتدریافتورادیوتلسکو چرخاندنبامیتوان

دیدهزاویبهتوجهباکهاستاعدادازماتریسیرادیویی،نقشهاین.کردتهیهراآسمانازمنطقهای

قدرتشد،باکوچکترتلسکو دیدزاویهقدرهر.میگیردبردررافضاازمشخصیوسعتتلسکو ،

رامانآسازشدهذخیرهاطالعاتازنمونهایزیرجدول.مییابدافزایشآنازحاصلتصاویرتفکیک

:باشددوردستکهکشانیکمیتواندکهمیدهدنمایش

000000000100000121000123110012421001353210125421012454101234320122321012222101112100011210000110000001000000000

.اعدادنمایشعددییکچشمهرادیوییتوسطماتریسیاز

پایان