РАТАН-600

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
РАТАН-600
RATAN 600 crop.jpg
Тип

радиотелескоп

Расположение

Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Россия

Высота

970 метров

Длины волн

радиоволны 0,8 — 50 см
(610 — 35 000 МГц)

Дата открытия

12 июля 1974[1]

Диаметр

576 м

Угловое разрешение

1,7"

Собирающая площадь

12000 (4 X 3000) м²

Сайт

sao.ru/ratan/

Дополнительно:
Занесён в «Книгу Рекордов Гиннеса»[2]

РАТАН-600 (сокращение от РАдиоТелескоп Академии Наук) — крупнейший в мире радиотелескоп с рефлекторным зеркалом диаметром около 600 метров[3]. Принадлежит Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук. Основными преимуществами телескопа является высокая чувствительность по яркостной температуре и многочастотность[4].

Радиотелескоп расположен в Карачаево-Черкесии, недалеко от станицы Зеленчукская, на высоте 970 метров[1] над уровнем моря. В 4,5 км южнее расположен полноповоротный радиотелескоп РТФ-32 радиоастрономической обсерватории «Зеленчукская» (ИПА РАН).

Руководитель — заместитель директора САО РАН ак. Ю. Н. Парийский.[уточнить]

История[править | править вики-текст]

Идея использования антенн переменного профиля для радиоастрономии была предложена профессором Семёном Эммануиловичем Хайкиным и д. ф.-м. н. Наумом Львовичем Кайдановским[5][6][7]. Эта идея была реализована сначала на большом пулковском радиотелескопе, где она показала свою высокую эффективность. Удачный опыт эксплуатации позволил перейти к сооружению более крупного радиотелескопа РАТАН-600[5].

Проектное задание на сооружение радиотелескопа было разработано Главной астрономической обсерваторией Академии наук СССР. Данный проект был утверждён 18 августа 1965 года распоряжением распоряжением Президиума Академии наук СССР за № 53-1366. На основании этого распоряжения 6 октября 1965 года отведена площадка под строительство на равнине, между реками Большой Зеленчук и Хуса-Кардоникская, вблизи станицы Зеленчукской[8].

В 1966 году Совет министров СССР принял «Постановление о сооружении крупного радиотелескопа для Академии наук СССР».[5]

В марте 1968 года было утверждено техническое задание на строительство радиотелескопа. Летом этого же года начались строительные работы на южной окраине станицы Зеленчукской[5].

В 1969 году строящийся радиотелескоп был включён в состав Специальной астрофизической лаборатории[5].

Сентябрь 1970 года — создана рабочая группа для подготовки эксплуатационных кадров, контроля за строительством, организации научно-исследовательских работ.[5]

В 1973 году была завершена первая часть радиотелескопа: северный сектор кругового отражателя, облучатель № 1, лабораторный корпус и другие вспомогательные сооружения. В январе 1974 эта часть была принята к пусконаладочным работам и подготовке к пробным наблюдениям. Для этого был создан Отдел радиоастрономических наблюдений, руководителем назначен Юрий Николаевич Парийский[5].

Первое наблюдение состоялось 12 июля 1974 года[4], было принято излучение от радиоисточника PKS 0521-36 на волне 3,9 см.[9].

В 1975 году были начаты регулярные наблюдения. Их тематика каждый год утверждалась Программным комитетом РАТАН-600 под председательством Николая Семёновича Кардашёва[5].

В декабре 1976 года было завершено строительство, а также введены в эксплуатацию остальные части радиотелескопа: западный, восточный и южный сектора, плоский отражатель[5].

В 1978 году состоялось награждение группы сотрудников Специальной астрофизической лаборатории, которая занималась проектированием и сооружением радиотелескопа орденами и медалями СССР[5].

Назначение[править | править вики-текст]

Телескоп позволяет проводить исследование как близких объектов: Солнца, солнечного ветра, планет и спутников, так и крайне удалённых: радиогалактик, квазаров, космического микроволнового фона[3].

При создании телескопа ставились следующие основные цели:[8]

  • обнаружение большого числа космических источников радиоизлучения, отождествление их с космическими объектами;
  • изучение радиоизлучения звезд;
  • исследование тел солнечной системы;
  • исследования областей повышенного радиоизлучения на Солнце, их строения, магнитных полей;
  • обнаружения искусственных сигналов внеземного происхождения.

Среди основных преимуществ радиотелескопа можно выделить[3]:

  • многочастотность (0,6 до 35 ГГц);
  • большое безаберрационное поле;
  • высокая разрешающая способность и высокая чувствительность по яркостной температуре.

Радиотелескоп работает в режиме общего пользования, наблюдательное время распределяется программным комитетом. Половина наблюдательного времени выделяется учёным различных институтов России, 30 % — учёным САО, оставшиеся 20 % — зарубежным астрономам. Число заявок на наблюдательное время в среднем втрое превышает возможности[3].

Принцип работы[править | править вики-текст]

Работа в сантиметровом диапазоне волн требует зеркального телескопа. Размеры зеркала определяются исходя из необходимой разрешающей способности. При использовании традиционного параболического зеркала для получения высокой разрешающей способности требуется телескоп диаметром порядка сотен метров и более. Стоимость такого зеркала оказывается очень высокой из-за большого числа поддерживающих конструкций.

Для снижения стоимости необходимо расположить зеркало рядом с землёй и по-возможности сделать конструкцию не очень высокой. Это приводит к идее зеркала набранного из вертикальных полосок выстроенных вдоль некоторой кривой на поверхности земли. Так как приёмный рупор также лучше расположить на поверхности земли, то форма кривой должна быть образована сечением воображаемого параболоида, направленного на наблюдаемый источник горизонтальной плоскостью, проходящей через фокус. Сложность заключается в том, что сечения оказываются различными в зависимости от высоты источника над горизонтом. Если параболоид направлен в зенит, то сечение получается круговым, если на горизонт, то параболическим. Промежуточные положения приводят к эллиптическим сечениям.

Расчёты показали, что необходимое смещение элементов зеркала при перестройке на различные источники оказывается не очень большим, что и позволило обойтись относительно небольшими недорогими механизмами.

Первым радиотелескопом имевшем такую конструкцию был Большой Пулковский радиотелескоп, в нём управление отражателем осуществлялось в ручном режиме. Построенный позднее РАТАН-600 в начале своей работы управлялся полуавтоматическом режиме, а позднее был переведён в полностью автоматический режим.

Ещё одним недостатком конструкции является ножеобразная диаграмма направленности вместо карандашеобразной обычного параболического зеркала. Это позволяет с высокой точностью измерять яркость внутри вертикальных полосок источника, но не даёт распределение внутри такой полоски. К счастью источники перемещаются в вертикальной плоскости и за счёт нескольких измерений при различных азимутах можно вычислить детальное распределение яркости в недостающей плоскости.[10]

Конструкция[править | править вики-текст]

Общий план: 1 — круговой отражатель; 2 — плоский отражатель; 3 — радиальные железнодорожные пути; 4 — центральный поворотный круг; 5 — кольцевые рельсы; 6 — домики с управляющей аппаратурой (9 шт.); 7 — два здания с управляющей аппаратурой

Основу телескопа составляют два основных отражателя: круговой и плоский, а также пять подвижных наблюдательных кабин.[8]

Круговой отражатель[править | править вики-текст]

Элементы кругового отражателя

Это наиболее крупная часть радиотелескопа, она состоит из 895 прямоугольных отражающих элементов размером 11,4 на 2 метра, расположенных по кругу с диаметром 576 метров[11]. Центральная часть каждой панели высотой 5 метров имеет радиус кривизны 290 м и выполнена с повышенной точностью. Они могут перемещаться по трём степеням свободы.[8] Круговой отражатель разделён на 4 независимых сектора, названных по частям света: север, юг, запад, восток. Каждый сектор имеет площадь 3000м², таким образом общая площадь 4х3000=12000м²[4] Отражающие элементы каждого сектора выставляются по параболе, образуя отражающую и фокусирующую полосу антенны. В фокусе такой полосы располагается специальный облучатель[12].

Плоский отражатель[править | править вики-текст]

Плоский отражатель состоит из 124 плоских элементов высотой 8,5 метра и общей длинной 400 метров. Элементы могут вращаться относительно горизонтальной оси, расположенной вблизи уровня земли. Для проведения некоторых измерений отражатель может быть убран совмещением его поверхности с плоскостью земли. Отражатель используется как перископическое зеркало[8].

При работе поток радиоизлучения, попавший на плоский отражатель, направляется в сторону южного сектора кругового отражателя. Отразившись от кругового отражателя, радиоволна фокусируется на облучателе, который устанавливается на кольцевых рельсах. Установкой облучателя в заданную позицию и перестройкой зеркала можно направлять радиотелескоп в заданную точку неба. Также возможен режим слежения за источником, при этом облучатель непрерывно движется, а также перестраивается зеркало.[13].

Конический отражатель[править | править вики-текст]

В конце 1985 года установлен дополнительный конический отражатель-облучатель, который позволяет принимать излучение со всего кольца кругового отражателя, но диапазон склонений принимаемых источников ограничен зенитным расстоянием ± 5 градусов.

Приёмные кабины[править | править вики-текст]

Почтовая марка СССР с изображением вторичного зеркала и облучателя кабины № 6

На телескопе имеется пять[уточнить] приёмных кабин, установленных на железнодорожных платформах. Платформы могут перемещаться по одному из 12 радиальных путей, что обеспечивает набор фиксированных азимутов с шагом 30°. Перестановка облучателей между путями осуществляется с помощью центрального поворотного круга. По состоянию на 1998 год, для наблюдений использовались только азимуты 0, 30, 180 и 270°[4].

Кабины № 1-4[править | править вики-текст]

Кабина № 5[править | править вики-текст]

Вторичное зеркало имеет большие размеры, нежели на кабинах 1-3, это было сделано для обеспечения эффективной работы с закрылками на круговом отражателе радиотелескопа. Кабина может двигаться как по радиальным, так и по дуговым путям. В последнем случае можно реализовать конфигурацию, когда выбранный объект будет сопровождаться длительное время[14].

Кабина № 6[править | править вики-текст]

Основу составляет коническое вторичное зеркало, под которым расположен облучатель. Введён в строй в 1985 году. Позволяет принимать излучение со всего кругового отражателя, при этом реализуется максимальная разрешающая способность радиотелескопа. Однако в таком режиме можно наблюдать только радиоисточники, направление на которые отклоняется от зенита не более ± 5°. С учётом широты местности получается диапазон склонений 38-49°[4].

Этот облучатель чаще всего фигурирует на иллюстрациях, связанных с телескопом.

Технические характеристики[править | править вики-текст]

Опубликованы[15] следующие характеристики телескопа:

  • Диаметр главного зеркала: 576 м
  • Число элементов антенны: 895
  • Размер элемента: 11,4 × 2 м
  • Геометрическая площадь антенны: 12000 м²
  • Эффективная площадь всего кольца: 4 Х 3000 м²
  • Рабочий диапазон волн: 0.8-50 см
  • Рабочий диапазон частот: 610-35 000 МГц
  • Максимальное угловое разрешение: 1.7"
  • Точность определения координат: 1-10"
  • Предел по плотности потока: 0,500 мЯнских
  • Предел по яркостной температуре: 0,050 мК
  • Время слежения (Юг + Плоский отражатель): 1-3 часа

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Трушкин С.А. Методы наблюдений на РАТАН-600. САО РАН (2001). Проверено 5 апреля 2009. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  2. РАТАН-600 в Книге рекордов Гиннеса
  3. 1 2 3 4 Радиотелескоп РАТАН-600. ФГБУ «РИЭПП». Проверено 28 февраля 2015.
  4. 1 2 3 4 5 C.А. Трушкин. Справочник наблюдателя в радиоконтинууме. Специальная астрофизическая обсерватория РАН (1996-1998). Проверено 9 февраля 2015.
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Доктор физ. мат. наук И. М. Копылов. Краткая история специальной астрофизической обсерватории АН СССР (1960-l984 гг.). САО АН СССР (октябрь 1985). Проверено 28 февраля 2015.
  6. «На основе его идей и при его непосредственном участии были созданы крупнейшие российские радиотелескопы — Большой пулковский радиотелескоп и 600-метровый радиотелескоп РАТАН-600.», Астронет
  7. Скончался основатель российской радиоастрономии
  8. 1 2 3 4 5 Информация о службе эксплуатации радиоастрономического телескопа РАТАН-600. Общая часть. Специальная астрофизическая обсерватория РАН. Проверено 9 февраля 2015.
  9. Первое наблюдение на РАТАН-600 состоялось на Северном секторе антенны 12 июля 1974 г.. Специальная астрофизическая обсерватория РАН. Проверено 9 февраля 2015.
  10. Н. Л. Кайдановский. К истории радиотелескопа РАТАН-600 (РАТАН-600 — одно из достижений школы акад. Л. И. Мандельштама). — С.-Петербург, 1995. — 200 экз.
  11. Технические характеристики радиотелескопа (рус.). САО. Проверено 5 апреля 2009. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  12. Астронет > Радиотелескоп (рус.). astronet.ru. — Статья «Радиотелескоп» в энциклопедии «Физика космоса». Проверено 5 апреля 2009. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  13. О. Н. Шиврис. Работа радиотелескопа РАТАН-600 с плоским отражателем. Известия САО (1980). Проверено 1 марта 2015.
  14. Приемная кабина № 5. Специальная астрофизическая обсерватория РАН. Проверено 10 февраля 2015.
  15. http://w0.sao.ru/ratan/ Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Литература[править | править вики-текст]

  • Парийский, Ю.Н. О РАТАН-600, радиоастрономии и первоосновах мироздания // Наука и человечество, 1989 : Международный ежегодник. — М.: Знание, 1989. — С. 266—279.

Ссылки[править | править вики-текст]