Australia Telescope National Facility

Radioteleskop Parkes

Radioteleskop Parkes.

V rámci programu PULSE@Parkes budete k pozorování používat radioteleskop Parkes. V této části se dozvíte základní informace o tom, jak funguje radioteleskop s jednou miskou, jako je Parkes.

Radioteleskop je jednoduše dalekohled, který je určen k příjmu rádiových vln z vesmíru. Ve své nejjednodušší podobě má tři součásti:

1. Jednu nebo více antén, které zachycují přicházející rádiové vlny. Většina antén jsou parabolické antény, které odrážejí rádiové vlny do přijímače, podobně jako zakřivené zrcadlo může soustředit viditelné světlo do bodu.
2. Přijímač a zesilovač pro zesílení velmi slabého rádiového signálu na měřitelnou úroveň. V dnešní době jsou zesilovače extrémně citlivé a obvykle jsou chlazeny na velmi nízké teploty, aby se minimalizovalo rušení způsobené šumem vznikajícím pohybem atomů v kovu (tzv. tepelný šum).
3. Záznamník pro uchování záznamu signálu. Většina radioteleskopů dnes zaznamenává přímo na nějakou formu počítačového paměťového disku, protože astronomové používají ke zpracování a analýze dat sofistikovaný software.

Podívejme se, jak tyto komponenty fungují na radioteleskopu Parkes.

Nosné vzpěry na spodní straně Parkesovy antény

Anténa

Parkes má parabolickou talířovou anténu o průměru 64 m se sběrnou plochou 3 216 m2. Anténa je tvořena hliníkovými panely, které jsou podepřeny mřížkou z nosných vzpěr. Na příchozí rádiové vlny z vesmíru působí povrch paraboly stejně jako hladké zrcadlo. Vlny se odrážejí a soustřeďují do napájecího rohu v základně ohniskové kabiny dalekohledu. Talíř má hmotnost 300 tun a deformuje se pod vlastní vahou, když míří na různé části oblohy. Díky důmyslné technické konstrukci je však toto zkreslení zohledněno, takže se radiové vlny vždy odrážejí do ohniskové kabiny.

V ohniskové kabině jsou umístěny přijímače.

Dalekohled pracuje na frekvencích od 440 MHz do 23 GHz, což odpovídá radiovým vlnám 75 cm až 7 mm. Aby se jakákoli radiovlna od paraboly odrazila, musí být hladší než zlomek vlnové délky. U Parkesova teleskopu je povrch talíře s přesností na 1-2 mm od nejlépe padnoucí paraboly, což umožňuje odraz 7mm radiových vln.

Proč je talíř tak velký?
Velikost paraboly určuje množství přicházejícího záření, které lze zachytit. Čím větší je sběrná plocha, tím slabší zdroj lze detekovat. Parkes je 64metrová anténa, druhá největší samostatná anténa na jižní polokouli.

U radioteleskopu s jednou anténou určuje velikost antény také zorné pole teleskopu. Při použití jediného přijímače má teleskop Parkes šířku paprsku přibližně 15 úhlových minut, což je polovina velikosti Měsíce na obloze.

Přijímače

Vícepaprskový přijímač Parkes, na obrázku v dílně bez izolačního krytu. Má 13 napájecích rohů, které jsou zde vidět jako bronzové trubky.

Slabé rádiové signály jsou feedhorny směrovány do přijímače umístěného v zaostřovací kabině umístěné v horní části dalekohledu. Rádiový přijímač zesiluje přicházející signál asi milionkrát. Parkes má sadu přijímačů, které jsou optimalizovány pro různé frekvenční rozsahy a aplikace. Přijímače jsou kryogenně chlazeny, obvykle pomocí chladičů plynného helia, které je ochlazují na teplotu přibližně 10 kelvinů (-260 °C), aby se minimalizoval tepelný šum v elektronice, který by jinak zahltil příchozí signál.

Pro pozorování pulsarů na Parkesu pozorovatelé obvykle používají buď centrální svazek přijímače Parkes Multibeam, přijímač HOH, které oba detekují záření na 21 cm (1420 MHz), nebo dvoupásmový přijímač, který může pozorovat na 10 cm a 50 cm současně.

Rekordéry

Zesílené signály jsou přenášeny optickým kabelem z přijímačů v ohniskové kabině dolů do věže, kde jsou ukládány na počítačové disky. V závislosti na typu pozorování se některé údaje zpracovávají přímo na místě pomocí počítačů ve věži. Při pozorování pulsarů může být rychlost příjmu dat extrémně vysoká.