Napisao: Dale Hooper Mnogo velikih astronomskih otkrića tokom posljednjih 50 godina poput kozmičkog pozadinskog zračenja, kvazara i pulsara dobiveno je upravo pomoću radio astronomije. U nedostatku fondova, moja žena i susjed, spriječit će me da sagradim 25 metarski radio teleskop u mojem dvorištu, pa ipak postoji još mnogo stvari koje se mogu napraviti u amaterskoj radio astronomiji uz pomoć prepravljene satelitske antene. Za radio astronomiju zainteresiran sam nekoliko godina, no prije tri godine odlučio sam ozbiljnije pristupiti tome i izgraditi radio teleskop. Živimo u dobrim vremenima amaterske radio astronomije, jer prije deset godina bilo bi potrebno nevjerojatno dobro poznavanje elektronike za napraviti nešto takvo. No danas, svaki dio mojeg radio teleskopa je komercijalno nabavljiv. Sve to je posljedica naravno amaterskog SETI pokreta. Doduše i danas je moguće, tko to želi, sve te komponente izraditi i u vlastitoj radionici. Dizajn mojeg radio teleskopa baziran je na konfiguraciji razvijenoj od strane SETI League-a. Slika 1 prikazuje moj sistem.
Projekt sam započeo nabavljanjem 3 metarske satelitske antene. Trenutačno ovakve antene se mogu nabaviti ili besplatno ili po jako niskoj cijeni, jer većina ljudi prelazi na manje satelitske antene. Dobro mjesto za nabaviti takvu antenu jest kuća sa jednom velikom i jednom malom antenom (ona velika najčešće nije više u funkciji i vlasnik će biti sretan da je se riješi bez troškova demontaže). Svoju sam nabavio od koleginog susjeda. Postoji nekoliko modifikacija koje je potrebno izvesti na C-band satelitskoj anteni prije nego ju se može upotrijebiti za radio astronomiju. Televizijska satelitska antena je normalno podešena da se pomiče duž zvjezdanog ekvatora (deklinacija 0 stupnjeva) kako bi se mogle okretati prema raznim geostacionarnim satelitima. Za moje potrebe, ja sam podignuo deklinacijsku os montaže kako bi tanjur mogao gledati skroz gore u zenit i pomicati se u stranu. Zatim sam ju rotirao za 90 stupnjeva kako bi antena bila poravnata sjever-jug. Tako da kad želim vidjeti objekte, samo podesim elevaciju (koja se slaže sa specifičnom deklinacijom) i zatim izvršim ono što se zove drift scan. Drugim riječima, ja koristim Zemlju da mi rotira teleskop i dovede mi zadani objekt. Ništa od elektronike koja je došla sa satelitskom antenom nije bilo korisno da se iskoristi, jer je ta elektronika konstruirana za sasvim drugo frekvencijsko područje, a nije niti osjetljivo dovoljno za slabe signale iz svemira. Radio teleskopi su slični optičkim teleskopima obzirom da skupljaju fotone. No radio valovi su mnogo duži od valnih duljina vidljive svijetlosti. Ja trenutačno promatram ono što se zove Neutral Hydrogen Line, valne duljine 21cm, naspram 400-700nm vidljivog svijetla. Kao rezultat toga, zraka mojeg teleskopa je široka 4 stupnja! Zato promatranom objektu treba 16 minuta da prođe kut mojeg pogleda. Postoji nekoliko elektroničkih komponenata koje se nalaze na samoj anteni. Njih nazivamo 'frontend'. Moj sustav sastoji se od klasičnog radio teleskopa s primarnim fokusom. U točki fokusa umjesto CCD kamere, sekundarnog zrcala ili okulara, nalazi se nešto što se zove 'feedhorn'. Radi se o aluminijskom cilindru izmjerama predviđen da vodi i usmjerava fotone prema monopolnoj anteni koja se nalazi na kraju tog cilindra. Način izvedbe feed horna omogućuje im da su podešeni na točno određeno frekvencijsko područje. Moj feed horn podešen je od 1300 do 1700 MHz. Feed horn koji koristim također ima i prigušnicu. To je jedan veći aluminijski cilindar koji okružuje otvor feed horna. Koristi ga se za redukciju interferencija parazitnih signala.
Iako signal dolazi sa 3 metarskog tanjura, još uvijek je izrazito slab. Signal se pojačava prolaskom kroz LNA (low noise amplifier). Originalni signal je toliko slab da mu je potreban LNA postavljen direktno kod monopolne antene.. Feed horn. prigušnica i LNA se mogu vidjeti na slici 2. Lijeva slika pokazuje unutarnji cilindar, koji služi za dovođenje radio valova. Vanjski cilindar je prigušnica. Mali četvrtasti objekt pričvršćen na feedhorn je LNA. Plastična kutija od maslaca je vodootporno kućište za 12V napajanje od LNA. Radio valovi valne duljine 21 cm odgovaraju frekvenciji od 1420 MHz. Pri toj frekvenciji standardni koax kabel ima ekstremne gubitke. Moje računalo jest oko 25m udaljeno od radio teleskopa, stoga sam morao koristiti kabel s niskim gubicima. Kabel koji sam kupio jest LMR400, niskih gubitaka, proizvodi ga Times Microwave Systems. Pri 1420 MHz gubitak jest oko 5dB na 30m. Signal prolazi kabel i dolazi do prijemnika.
Frekvencijsko područje koje me interesira jest mikrovalno područje radijskog spektra (L Band). Neki amateri radio-astronomi koriste downconverter kako bi prebacili mikrovalove na drugo frekvencijsko područje, npr. na 144 MHz. No umjesto toga ja sam odlučio koristiti mikrovalni prijemnik. Pod pretpostavkom da već imate računalo, prijemnik je najskuplji dio radio teleskopskog sustava. Prijemnici koji su pogodni za vrstu radio astronomije koju ja radim moraju pokrivati područje od 1400 do 1700 MHz. To područje se naziva i 'vodena rupa' (water hole), jer pokriva područje emisije valne duljine neutralnog vodika (1420 MHz) i emisije valne duljine hidroksida (1638 MHz). Kada se vodik pomiješa sa hidroksidom, nastaje molekula vode. Ovo područje je važno jer postoji mnogo vodika i OH u galaksiji. Prijemnik koji koristim jest Icom R-7000 i prikazan je na slici 4. To je dosta stabilan prijemnik i postoji mnogo softvera koji je napisan za njega. Uspio sam nabaviti polovni prijemnik za 800$. Postoje i drugi prijemnici koji se mogu koristiti u dometu cijena između $500 - $2500.
Na slici 1 mogli smo vidjeti kontrolni kabel koji je spojen na serijski port računala da kontrolira frekvenciju skeniranja i mod rada prijemnika. Audio kabel se koristi da dovede signal iz prijemnika do zvučne kartice. Koristim besplatni astronomski softver za prijem i analizu podataka. Program se zove SETIFox i razvijen da podrži rad SETI amatera. Uz to, on je jako koristan za ostalu amatersku radio astronomiju. SETIFox omogućuje zvučnoj kartici da ju se koristi kao analogno digitalni konverter A/D, za prijem signala u računalo. Slika 5 prikazuje screenshot tog programa. Kada se radio teleskop potpuno završi postoje dvije važne stvari za testiranje sustava. Prva je kalibrirani izvor šuma. Svoj sam kupio od Radio Astronomy Supplies, no mreže ga se također nabaviti od Down East Microwave-a. Dodao sam 5cm antenu kako bi radilo u frekvencijsko području koje mene zanima. Druga važna stvar za testiranje jest Sunce. Naime sunce je odlično crno tijelo, što znači dobar emiter na svim frekvencijama. Drift skan Sunca je jako koristan za provjeru sustava dali dobro radi. A ujedno i za poravnavanje antene i feedhorna.
Slika 5 prikazuje drift skan blizu zvjezdanog ekvatora. Sinusoidni val prikazuje vrh neutralne vodikove linije. Graf pokazuje skan od 1420 do 1424 MHz. Svijetla linija oko #135 je interferenca od Sunca, koje je tokom skana bilo na 22:30 RA. Difuzni vrhovi oko 56-68, 116-124 i 174-178 odgovaraju našoj galaktičkoj sferi. Izrada radio teleskopa i bavljenje radio astronomijom su i zabavni i izazovni posao. Radio astronomija se može raditi i po oblačnom vremenu. Zapravo jedino vrijeme kada moram ugasiti sustav jest tokom jakih vjetrova i oluja. Trenutačno vršim skeniranje većeg dijela neba (po komadićima širine 4 stupnja). Neutralna vodikova emisija dešava se na specifičnoj frekvenciji 1420.40575 MHz. Ako rezultat moguće je jako lako odrediti Dopplerov pomak izmjerenih i prikupljenih podataka.. Tako da ja radim skeniranje neba i zatim se vraćam na iste dijelove neba nakon 6 mjeseci, kako bih oduzeo Dopplerov pomak stvoren uslijed rotacije Zemlje oko Sunca. To će mi omogućiti da stvorim Dopplerovu mapu neba (od neutralnog vodika). Isto tako, s prikupljenim podacima, moći ću stvoriti grubu mapu radio neba u području neutralnog vodika. Kao što sam već spomenuo, tek od nedavno dostupno je gotovo svakom radio amateru da napravi svoj privatni radio teleskop, poput primjerice ovog. A to za posljedicu ima otvaranje područja radio astronomije mnogo široj publici. Postoje dva glavna prozora u elektromagnetski spektar koji nisu blokirani našom atmosferom: vidljiv spektar i radio frekvencije. Postoje mnoga otkrića koja čekaju radio astronome u ovom drugom prozoru. Korisni linkovi: |
