Jak możemy skupić teleskopy radiowe na gwiazdach, gdy Ziemia wiruje?

Czytając o Gwiezdnej KIC 8462852, powiedziano, że projekt SETI skierował swoje teleskopy radiowe w stronę gwiazdy w celu poszukiwania dodatkowych naziemnych sygnałów radiowych, ponieważ gwiazda miała dziwne wahania w świetle. Jak możemy skierować z Ziemi teleskop radiowy w stronę gwiazdy oddalonej o 1480 lat świetlnych, podczas gdy Ziemia wiruje z prędkością 1675 km / h, i utrzymywać ją w skupieniu lub, w przypadku radioteleskopu, ustawić w linii, aby próbować odbierać radio fale??

Podejrzewam, że pierwotna osoba pytająca potrzebuje części odpowiedzi, że chociaż Ziemia rzeczywiście obraca się bardzo szybko, ilość powierzchni Ziemi poruszającej się względem obiektu astronomicznego jest niewielka.

Umieszczasz silniki w podstawie teleskopu, aby powoli obracał się, aby spojrzeć na tę samą plamę nieba. Nie trzeba ponownie ustawiać ostrości, ponieważ teleskopy patrzą na obiekty tak daleko, że ostrość nie ma znaczenia. Nie musisz nic więcej robić, ponieważ ruch Ziemi jest płynny i ciągły, i nie chodzi o to, jak szybko się poruszasz, ale o to, jak szybko się obracasz. W naszym przypadku jedno pełne koło co 24 godziny, co jest dość wolne.

Ostrość w nieskończoności oznacza po prostu, że ustawiłeś ostrość teleskopu tak, aby obiekt znajdujący się w nieskończenie dużej odległości był w doskonałym ustawieniu ostrości. Zależy to od jakości teleskopu, ale praktyczna różnica między ostrością w nieskończoności a ostrością w rzeczywistej odległości znika po kilku milach. W odległości gwiazd zasadniczo nie ma żadnej różnicy.

Najpierw mówisz o skierowaniu teleskopu na źródło, nie skupiając go na źródle. Teleskopy są z reguły skupione na nieskończoności i nie ma potrzeby kompensować rotacji Ziemi podczas ogniskowania.

Szybkość ruchu położenia teleskopów na Ziemi również nie ma bezpośredniego znaczenia, istotny jest pozorny obrót nieba wokół rzutu osi Ziemi na niebo. To jest (na półkuli północnej) obrót nieba wokół gwiazdy polarnej.

Istnieje wiele sposobów radzenia sobie z obrotem Ziemi.

1. Właściwie użyj go do skanowania źródeł

2. Poprowadź teleskop, aby utrzymywał go w kierunku zainteresowania

3. Śledź źródło (użyj wielu kanałów, aby zmierzyć błąd źródła na podstawie wzorca i poprowadź teleskop, aby wyzerować błąd).

:

itp

To naprawdę nie ma nic wspólnego z teleskopami radiowymi, ale jest wspólne dla wszystkich teleskopów, w tym optycznych.

Ponieważ prędkość światła jest o wiele większa niż prędkość teleskopu, gwiazda wygląda tak, jakby stała nieruchomo na niebie, więc teleskop musi ją tylko śledzić, gdy porusza się po niebie z prędkością 15 stopni na godzinę.

Jednak prędkość światła nie jest nieskończona i istnieje tam wymierny efekt. Kiedy jeździsz samochodem, gdy pada deszcz, a deszcz preferencyjnie uderza w przednią szybę, dla ciebie wygląda na to, że deszcz nadchodzi z jakiegoś miejsca przed tobą, mimo że pada prosto, i dlatego spróbuj spojrzeć bezpośrednio na źródło deszczu, raczej pochyl głowę do przodu niż prosto. To samo dzieje się ze światłem gwiazd. Ponieważ Ziemia krąży na swojej orbicie i obraca się wokół własnej osi, światło padające na nas „prosto w dół” wygląda, jakby wychodziło z pozycji nieco przed siebie. Nazywa się to aberracją gwiezdną. Nie jest to duży efekt, ale jest na tyle duży, że jeśli próbujesz bardzo dokładnie dowiedzieć się, gdzie są gwiazdy, musisz to skorygować.

Istnieją dwa procesy do zarządzania tym:

Po pierwsze, teleskopy (tak naprawdę duże anteny) są celowane mechanicznie i poruszają się, aby z czasem mogły utrzymać odbiór określonej lokalizacji gwiazdy / źródła / nieba.

Jednak z wyjątkiem gwiazd znajdujących się bezpośrednio w pobliżu gwiazd polarnych, gwiazda ostatecznie zejdzie poniżej horyzontu. Gdy to nastąpi, teleskop / antena nie będzie mogła odbierać niczego dalej, dopóki źródło nie pojawi się ponownie nad horyzontem.

W tym momencie mamy wiele teleskopów / anten na całym świecie, które są wspólnie kontrolowane. Na długo zanim gwiazda / źródło / etc spadnie poniżej horyzontu dla jednego teleskopu, inny teleskop dalej na zachód już na niego wskazał i otrzymuje ten sam sygnał. Po tym przełączeniu poprzedni teleskop może wybrać inny cel - coś innego po drugiej stronie planety, które spadnie poniżej horyzontu dla teleskopu dalej na wschód.

W ten sposób:

• Teleskopy są w ciągłym użyciu, wskazując na ciekawe rzeczy
• Rzeczy, które wymagają ciągłego monitorowania, mogą być monitorowane bez zakłóceń, pomimo zmieniającego się świata
• Możemy obserwować wszystko w dowolnym momencie, o ile w sieci radioteleskopu jest dostępny czas
• Udostępnianie zasobów pozwala naukowcom prowadzić naukę w sposób bardziej kompletny i niedrogi
• Mając 2 lub więcej teleskopów skierowanych jednocześnie na ten sam obiekt, możemy skutecznie zwiększyć stosunek sygnału do szumu i uzyskać lepsze dane - jest to technicznie bardzo podobne do posiadania jednej anteny wielkości Ziemi, a nie dwóch małych (względnie) anten.
• Dzięki centralnej kontroli całej uczestniczącej sieci światowej naukowcy mogą bardzo szybko reagować na nagłe zjawiska, takie jak wybuchy, w dowolnym momencie, niezależnie od położenia Ziemi

Sposób działania teleskopów jest prawie taki sam dla długości fal optycznych i radiowych - teleskopy zbierają promieniowanie elektromagnetyczne, zamiast skupiać się na punkcie. Powodów tego jest wiele, a głównym z nich jest to, że ilość fotonów docierających do teleskopu z regionu zainteresowania jest dość niska.

Aby zebrać więcej fotonów, teleskop (lub układ teleskopów) musi długo „patrzeć” w obszar zainteresowania - osiąga się to w przypadku teleskopów naziemnych poprzez mechaniczne sterowanie antenami, tak aby były skierowane w stronę ten sam kierunek przez długi czas. Zasada jest prawie taka sama w kosmosie .

Do spojrzenia na KIC 8462852, SETI użył Arsera Teleskopu Allena , który jest w zasadzie zestawem 42 anten skanujących niebo w zakresie fal radiowych. Problem obrotu Ziemi rozwiązany jest w zasadzie w dwóch krokach przez (radiowe) teleskopy.

• Sterując anteną (e) zgodnie z decyzją oprogramowania, tak aby antena wskazywała to samo położenie nieba. Dla gwiazdy o ~ 1500 lat świetlnych wymagana prędkość kątowa jest dość mała i może być łatwo dostarczona przez nowoczesne teleskopy.

• Nawet jeśli gwiazda (lub inny przedmiot będący przedmiotem zainteresowania) przejdzie poniżej horyzontu, teleskop może po prostu kontynuować pracę następnego dnia, zbierając więcej fotonów. Oczywiście inne teleskopy mogą przejąć od tego, ale efekt końcowy jest taki sam - zebranie większej liczby fotonów.

Powiedzmy, że wychodzisz w ciepły letni dzień, położysz się i spojrzysz na gwiazdy. Z jakiegoś powodu udaje ci się nie zasnąć, podczas gdy patrzysz tylko na jedną gwiazdę przez całą noc. Nie będziesz miał problemów z skierowaniem oczu na tę gwiazdę (z wyjątkiem opadających powiek), tak jak bez problemu skierowanie teleskopu na jedną gwiazdę.

Edycja: ciekawy ludu ma rację, nie wyjaśniłem jak. Zrobię to teraz: istnieje maszyna zwana silnikiem, napędem silnikowym lub silnikiem, który przekształca energię elektryczną w energię ruchu. Przy odrobinie inżynierii możesz użyć tej energii ruchu, aby obrócić teleskop.

Inteligentne anteny już działają, a formowanie wiązki sterowane programowo również jest obecnie w użyciu.

Dlatego nawet przy tak bardzo wysokiej prędkości wirowania Ziemi śledzenie gwiazd na duże odległości nie jest takie trudne.

Pomocne są również algorytmy szybkiej akwizycji danych i kompresji. Dzięki pomocy inżynierii sterowania możliwe było wskazanie określonego obiektu niebieskiego.