Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Самодельный радиотелескоп


Радиотелескоп / Хабр

Мы привыкли видеть мир в оптическом диапазоне и слышать в звуковом. Всем известно, что летучая мышь видит в темноте благодаря ультразвуковому локатору. Существует множество приборов, расширяющих человеческие возможности восприятия – к этому относится вся измерительная аппаратура. Она отображает всевозможные физические процессы в графическом или звуковом виде, доступном человеку.



Техническое описание

Данная установка представляет собой двухкоординатное сканирующее устройство. Оно работает в диапазоне 10ГГц, на этих частотах работают ТВ спутники. Первоначально планировалось сделать фотографию геостационарной орбиты. Дополнительно к этому было интересно посмотреть на Солнце, а так же, из разряда детской любознательности хотелось узнать, видна ли будет Луна и, вообще, что же будет на снимке.

В устройстве использована параболическая сетчатая антенна, конвертер на диапазон 10-12 ГГц, двухосевое поворотное устройство, со специально разработанным пультом управления, написана программа для управления поворотным устройством. Чтобы оцифровывать уровень, собрана плата из логарифмического преобразователя уровня AD8313, АЦП MAX1236, контроллера, передающего информацию в COM-порт. Программа, управляющая поворотным устройством, принимает данные с АЦП, добавляет к ним временные и координатные метки и сохраняет в файл. Изображение строится по простому, но необходимому алгоритму, т.к. точность координат – 1 градус, а данные идут со скоростью 10 отсчетов на градус. Т.к. в нашем случае тарелка крутится по горизонтали, то по горизонтали разрешение примерно 10 точек на градус, а по вертикали 1 точка на градус. Полный панорамный снимок с обзором на 360 градусов по ширине и 90 градусов по высоте делается примерно полтора часа. Благодаря возможностям конвертора можно принимать излучение с различной поляризацией отдельно и получать различные изображения. Такие черно-белые изображения можно составлять в одно цветное, благодаря этому спутники выглядят разноцветными. Немногие об этом догадываются, но параболическая система с головкой в фокусе параболы имеет возможность фокусироваться не только на спутники, но и пытаться сфокусироваться на, например, соседний дом, благодаря чему можно получить четкие снимки, на которых можно разглядеть каркас парника и даже рамы окон притом, что диаметр параболического отражателя значительно превосходит по размеру их ширину.

Пример работы телескопа

Снимки

Фокусировка

Вынося приемник из фокуса параболы можно фокусироваться на разные расстояния.

На верхнем изображении фокусировка на спутники, а на нижнем — на дом, при этом спутники стали более размытыми.

Аура

Вначале, когда надо было настраивать работу всей системы, за опорную точку был принят спутник Eutelsat36B геостационарной орбиты на 36º восточной долготы. Когда нами был получен положительный результат, мы сделали широкий снимок и увидели деревья. Они были очень размыты и вокруг них на некотором расстоянии была видна аура. В дальнейшем, с настройкой и дообработкой в фотошопе и осмыслением проекции, стало видно и ясно, что аура деревьев – это провода линий электропередач.

Луна

Все знают, что вокруг Земли вращается не только Луна, но и более яркий объект — Солнце, в чем можно убедиться, посмотрев эту анимацию, на котором видны оба светила.

Северное сияние

Все кто пытался смотреть спутниковое телевидение в дождь или снег, когда на небе есть только одна сплошная темная туча, знают что качество принимаемого сигнала зависит от метео-обстановки. В данном случае очевидно, что радиосигнал от спутника гасится в тучах. Но есть и другие факторы, влияющие на качество приема, например, излучение от Солнца. Нами замечено, что часто через некоторое время после сильных солнечных вспышек картинка с метеоспутников принимается с очень сильными шумами – это работает ионосфера, создавая шум.

Мы сделали снимки в период солнечной непогоды. г. Наро-Фоминск. Эффект происходил после захода Солнца.

На анимации видно движущееся Солнце.

Вспышки на земле

Однажды при периодической съемке были замечены длительные мощные вспышки, занимающие большую часть неба. Трудно получить реальное мгновенное изображение, если один снимок делается в течении 8 минут, но вы можете посмотреть на анимацию, сделанную так как это было возможно.

Если вам есть что сказать по поводу вспышек или просто есть что добавить к этой теме, пожалуйста, пишите в комментариях.

Все изображения можно посмотреть здесь: meteosputnik.ru/radiotelescope

Крошечный радиотелескоп | Hackaday.io

Этот радиотелескоп делает снимки по радио (на частотах от 10,7 ГГц до 12,75 ГГц). Теоретически этот радиотелескоп должен иметь возможность снимать небо по радио. Если антенна нацелена правильно, результаты должны создать изображение телевизионных спутников, вращающихся вокруг Земли (те, которые находятся на геостационарной орбите - они всегда находятся в одном и том же положении в небе, поскольку они вращаются вокруг Земли с той же скоростью, с которой она вращается).Однако из-за ограничений, вызванных маленьким размером антенны, я не смогу проводить с ней настоящую радиоастрономию (с большей тарелкой мы можем слушать более низкие частоты (из-за их большей длины волны) и большие тарелка также обеспечит увеличенную апертуру, что означает большее усиление и меньшую ширину луча (так что изображения с более высоким разрешением тоже). Например, используя тарелку длиной 1 м, я мог бы слышать линию водорода. Это спектральная линия (около 1420 МГц) вызвано изменением энергетического состояния атомов водорода.Учитывая, что водород является самым распространенным элементом во Вселенной, и повсюду в нашей галактике есть огромные облака водорода, если бы я применил тот же метод построения изображений (читайте Как это работает, ниже), я смог бы увидеть в центре Млечного Пути (или, по крайней мере, получить слабый сигнал на частоте 1420 МГц). Это довольно круто, но очень сложно.

Идея состоит в том, чтобы иметь моторизованную спутниковую тарелку, которой можно было бы управлять с Raspberry Pi.Код на Pi указывает тарелку в определенном направлении и измеряет интенсивность принимаемого радиосигнала. Эта интенсивность и положение блюда затем сохраняются в базе данных. Это делается много раз, когда радиотелескоп перемещается и сканирует свое окружение. Каждое значение интенсивности сигнала (с соответствующим положением тарелки) преобразуется в пиксели в конечном изображении: интенсивность сигнала - это яркость пикселя, а положение тарелки - это положение пикселя на финальное изображение.На выходе получается изображение с низким разрешением, которое представляет интенсивность сигналов, принимаемых из разных областей вокруг телескопа. Вот видео моего первого сканирования:

Я использовал детали, напечатанные на 3D-принтере, которые я разработал, чтобы построить каждую ось для перемещения тарелки. То, что я построил, по сути является альт-азимутальным креплением для спутниковой антенны.

Для оси высоты (вверх и вниз) я прикрепил шаговый двигатель к стержню с резьбой с помощью гибкой муфты.На стержень с резьбой я поместил гайку, которая при вращении стержня с резьбой перемещается вперед и назад. Часть A (ниже) представляет собой 3D-печатную деталь, которая затем переводит горизонтальное движение гайки в вертикальное движение, чтобы перемещать тарелку вверх и вниз, потянув за нее и толкнув ее. Я обнаружил, что этот метод работает очень хорошо, поскольку он обеспечивает приличный крутящий момент и для точных, небольших движений. Тем не менее, я смог указать антенну только между 0 ° и 50 ° (высота), но с некоторыми изменениями, я уверен, что смогу это исправить.

Для оси азимута (слева и справа) я провел шариковую цепь вокруг 3D-печатного адаптера для шагового двигателя и вокруг основания для Lazy Susan. Когда шаговый двигатель вращается, верхняя пластина Lazy Susan также будет вращаться, перемещая тарелку, которая установлена ​​на ней. У меня было несколько проблем с этой конструкцией, так как у шагового двигателя были небольшие проблемы с вращением из-за веса всех частей, установленных на поворотном столе, но в конце концов мне удалось заставить его работать.

Чтобы Raspberry Pi мог измерять мощность сигнала ...

Читать далее " .

Very Large Array - Национальная радиоастрономическая обсерватория

С начала 1960-х гг. В NRAO астрономы знали, что им нужен набор радиотарелок, дополняющих работу наших гигантских телескопов с одной тарелкой. Массив - это группа из нескольких радиоантенн, наблюдающих вместе, создавая, по сути, один телескоп в много миль в поперечнике.

В качестве первого шага NRAO построило интерферометр Green Bank, чтобы изучить и разработать передовые методы коммуникации, корреляции и атмосферной коррекции.На протяжении 1960-х и 1970-х годов этот четырехэлементный массив помог NRAO подготовиться к очень большой решетке из 27 телескопов.

График строительства VLA
1972 август - VLA одобрен Конгрессом
1973 апрель - Начало строительства VLA
1975 22 сентября - Первая антенна установлена ​​
1976 18 февраля - Первое интерферометрическое наблюдение
1980 - Официальное открытие VLA

Местоположение
Первое, что нужно учесть перед тем, как строить радиотелескоп, - это его местоположение.Космические радиоволны в миллиарды миллиардов раз слабее радиоволн, используемых для передачи информации на Земле. Радиотелескопы должны быть размещены там, где они могут улавливать эти слабые космические радиоволны без каких-либо радиопомех со стороны людей или природы.

Равнины Сан-Агустин в Нью-Мексико, к северо-западу от Сокорро, представляют собой плоский участок пустыни вдали от крупных городов. Равнины окружены горами, которые действуют как естественная каменная крепость, которая не пропускает большую часть радиопомех от городов даже за сотни миль.

Климат пустыни равнины Сан-Агустин имеет решающее значение для успеха VLA. Влажность - настоящая проблема в радиоастрономии, потому что молекулы воды искажают проходящие через них радиоволны, а также испускают собственные радиоволны, которые мешают наблюдениям на определенных частотах. Радиотелескопы, которые собирают радиоволны на тех же частотах, что и радиоволны воды, должны находиться в пустынях, чтобы уменьшить фоновый сигнал от молекул воды с Земли.

Конструкция
Каждая из 28 антенн VLA (включая одну, которая является запасной) представляет собой 82-футовую антенну с 8 приёмниками, расположенными внутри.Тарелка перемещается на высотно-азимутальной подставке, которую вы, вероятно, видели как классический штатив: она наклоняется вверх и вниз и вращается.

Знаковая Y-образная форма VLA предназначена не для внешнего вида, а для функциональности. Чем шире массив, тем больше у него глаз и тем больше деталей он видит в пространстве. Уникальная форма VLA дает нам три хороших длинных плеча по девять телескопов в каждой. Это также дает нам возможность растягивать руки, когда нам нужно увеличить масштаб для получения более подробной информации.

Ставим телескопы на рельсы.Четыре раза в год специально спроектированный железнодорожный грузовик под названием Transporter