Was ist ein Radio-"Homologie-Teleskop" und ist die 500-m-Schüssel in China eine?

Bei dieser Frage geht es um Designaspekte großer Radioteleskopschüsseln, die es ihnen ermöglichen, sich unter dem Einfluss der Schwerkraft zu biegen, wenn sie den Höhenwinkel ändern, und dennoch eine gute optische Leistung bei kurzen Wellenlängen – in der Größenordnung von einem Zentimeter oder weniger – aufrechterhalten.

Was ist ein Radio-"Homologie-Teleskop" und ist die 500-m-Schüssel in China eine?

Hintergrund:

Ich habe über Radioastronomie gelesen, um Hintergrundinformationen darüber zu erhalten, wie Radioteleskope mit einer einzigen Schüssel (oder einem einzelnen Empfänger) ursprünglich Bilder erzeugt haben? und Was ist die Focal-Plane-Array mit der höchsten Körnigkeit bei einem Parabolantennen-Radioteleskop? Oder ist das der EINZIGE?

Auf dieser informativen und unterhaltsamen NRAO-Seite sah ich zum ersten Mal den Begriff Homologie-Teleskop , also suchte ich ihn sofort mit der rechten Maustaste. Zuerst war ich verwirrt von diesen Links zu Mathematics Stackexchange und Stanford Bio-X:

  1. Homologie des Mapping-Teleskops eines Monoids
  2. Wirkung eines Monoids auf ein Mapping-Teleskop
  3. Genome Space Telescope: DNA-Sequenzhomologie ins 21. Jahrhundert bringen

bis ich merke, dass diese unterschiedliche Verwendungen von Homologie und / oder Teleskop beenden :-)

Besonders prägnant und hilfreich fand ich folgende Erklärung in Tools of Radio Astronomy von Thomas Wilson, Kristen Rohlfs und Susanne Hüttemeister (Hüttemeister):

7.5 Das praktische Design von Parabolreflektoren

7.5.1 Allgemeine Überlegungen

Messungen der mechanischen Eigenschaften einer Antenne sind für ihre Leistungsfähigkeit von Bedeutung. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich die Antenne homolog verformt. Mit Homologie ist gemeint, dass sich der Hauptreflektor bei verschiedenen Höhen von einem Paraboloid in ein anderes verformt. Heutzutage ist Homologie ein wesentlicher Bestandteil des Designs aller symmetrischen Reflektoren.

Später im selben Unterabschnitt:

Das Design eines versetzten Paraboloids hat jedoch Komplikationen. Da das Design weniger Symmetrie hat, ist Homologie schwieriger zu erreichen und daher sind aktive Echtzeitanpassungen der Oberfläche erforderlich, wenn die Designgrenze von 7 mm oder vielleicht 3 mm Wellenlänge erreicht werden soll. Dies wird durch ein von einem Lasermesssystem in Echtzeit gesteuertes Aktuatorsystem erreicht. Aber für längere Wellenlängen benötigt der GBT keine aktive Oberflächenanpassung (Abb. 7.10).

Hier ist ein Screenshot von Abbildung 7.10 aus Google Books

Screenshot von Abbildung 7.10 von Tools of Radio Astronomy* von Thomas Wilson, Kristen Rohlfs und Susanne Hüttemeister (Hüttemeister)

Anmerkung: Auf der NRAO-Seite, auf der ich begonnen habe, gibt es auch eine Reihe schöner Fotos und einige Diskussionen über das Green Bank Telescope und eine Diskussion über seine Homologie (Homologie?).

Hier ist also der Fragen-Cluster , an dem ich gerade feststecke.

  1. Wenn Off-Axis-Teleskope aktive mechanische Anpassungen erfordern, um eine homologe Paraboloidfigur beizubehalten, tun dies die erwähnten On-Axis-Teleskope passiv – allein durch das mechanische Design ? Sie hängen natürlich - konstruktionsbedingt - in verschiedenen Höhen (unterschiedliche Winkel über dem Horizont) unterschiedlich, um eine paraboloide Figur beizubehalten?

  2. Handelt es sich bei der passiven Ausführung a) um das gleiche Paraboloid, aber nur um einen anderen Ausschnitt, b) oder um ein anderes Paraboloid mit gleichem Brennpunkt, oder c) hat es einen anderen Brennpunkt und erfordert daher eine axiale Bewegung des Sekundärspiegels oder der Zuführungen?

  3. ist die fast fertiggestellte 500m-Schüssel in China ( FAST ) ein Homologie-Teleskop ? Ich weiß, dass es viel Artikulation hat und außerhalb der Achse arbeitet, aber das Wort sphärisch ist im Namen und der Empfänger / Feed übersetzt seitlich. Benutzt es immer noch das Prinzip der Homologie , aber auf eine andere Art und Weise?

Antworten (1)

Die genaue Definition von "homolog" scheint sich zu ändern, je nachdem, mit wem Sie sprechen. Eine allgemeine Umbrella-Definition ist, dass ein homologes Radioteleskop bei seiner Bewegung eine bestimmte Art von Form beibehält. Wenn Sie keine undurchführbar starre Schüssel bauen können, verschiebt die Schwerkraft auf natürliche Weise die Positionen verschiedener Teile der Schüssel auf unterschiedliche Weise und ändert die Form in eine Form, die das Licht weniger gut fokussiert. Ein homologes Gericht wird dies subtil kompensieren; Wenn es ursprünglich eine Parabel gebildet hat, wird es beim Neigen eine neue Parabel bilden, und Sie müssen lediglich die Position der Fokusverschiebung leicht kompensieren.

In vielen Fällen kommt hinzu, dass ein homologes Radioteleskop Deformationen passiv kompensiert, wie die 100-Meter-Schüssel in Effelsberg , die das erste homologe Teleskop war. Ich habe das Green Bank Telescope gesehen, das mit Nachdruck als „homolog“, „nicht homolog“ und sogar „teilweise homolog“ bezeichnet wird . Der letzte Begriff kommt der Wahrheit wahrscheinlich am nächsten. Das Off-Axis-Design macht es schwieriger, eine passive Oberfläche zu bauen, die sich richtig verformt, daher wurde ein echtes homologes Design abgelehnt (daher "nicht homolog"). Andererseits gibt es eine gewisse Verformung, um die Schwerkraft zu kompensieren (daher "teilweise homolog"), und die Differenz wird durch die aktive Oberfläche ausgeglichen (daher "homolog"

Diese aktive Oberfläche ist auch deshalb wertvoll, weil sie Faktoren neben der Schwerkraft kompensieren kann, wie thermische Gradienten und Windeinflüsse. Der Oberflächeneffektivwert kann unter optimalen Bedingungen so niedrig wie ~250-300 Mikrometer sein und ein Vielfaches davon, wenn die Bedingungen schlechter sind. Dies ist wirklich nur wichtig, wenn Sie über ein paar GHz kommen; Sie können sich wahrscheinlich davon überzeugen, dass kleine Abweichungen wichtig sind, wenn Sie zu kurzen Wellenlängen / hohen Frequenzen gelangen.

FAST ist ein ganz anderes Biest. Wie Arecibo ist es viel zu groß, um wie die rund 100-Meter-Gerichte in Green Bank oder Effelsberg oder Parkes gesteuert zu werden. Während die Schüssel selbst einen Durchmesser von 500 Metern hat und kugelförmig ist, wird zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Teil davon mit einem Durchmesser von 300 Metern verwendet. Dieser Teil der Schüssel wird durch ein komplexes System aus 2.225 Aktuatoren zu einer Parabel verformt , und die Parabel wird um die Schüssel herum bewegt, um Quellen zu verfolgen – einzelne Teile der Schüssel bewegen sich nicht wie ein normales lenkbares Teleskop. In diesem Sinne sind die Verformungen formerhaltend, aber sie sind 1) beabsichtigt, 2) allein durch eine aktive Oberfläche erreicht und 3) kompensieren keine natürlichen Verformungen, die durch Schwerkraft und Kippen entstehen.

Klar, prägnant, leicht verständlich und definitiv. Danke!
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