حلقه در کوه
این کوه در رشته کوه بزرگ قفقاز، در دو رودخانه زلنچوک بزرگ و خوسا قرار دارد. بزرگ، سفید از منظر یک پرنده، به نظر می رسد قطعه ای از "نقاشی های ناسکا" مرموز در سواحل پرو. و مانند آن نقاشی هایی که از تمدن باستانی به جا مانده، به نظر می رسد که این حلقه نشانه ای برای بیگانگان است. خطوط مستقیم یکسان به صورت شعاعی از مرکز حلقه جدا می شوند. بر روی آنها هر از گاهی "کشتی ها" با بادبان های مربعی فلزی حرکت می کنند. آرامش کامل در دره حاکم است، اما بادبان ها خم شده اند، پرتوی از خورشید در آنها می تپد، گویی از زمین نیست، اما باد کیهانی آنها را پر می کند.
و اینجا من وسط حلقه می ایستم و آن را از داخل می بینم. در اطراف -- یک دیوار تقریبا نزدیک به یکدیگر فشرده فلز پلاتین ، ارتفاع یک خانه دو طبقه. برخی از آنها رو به آسمان هستند. ناگهان در جایی بالای سر، گویی از بهشت، صدایی شنیده می شود که با بلندگو چندین برابر می شود: «توجه! در یک تخت، می توانید برنامه زیر را اجرا کنید. یک دقیقه می گذرد، سپس یک دقیقه دیگر... در سکوت زنگ، لبه وارونه حلقه فلزی به آرامی صاف می شود و در همان زمان لبه دیگر آن به سمت بالا، به سمت آسمان منحرف می شود.
حرکت به سختی قابل توجه هواپیماهای بزرگ این تصور را ایجاد می کند که همه اینها نه در واقعیت، بلکه در یک رویای خارق العاده اتفاق می افتد. در اینجا یکی از "کشتی ها" تکان خورد و به سمت مرکز حلقه شناور شد ... در امتداد ریل ها می لغزد - اینها خطوط مستقیم بسیار شعاعی هستند که از مرکز حلقه بیرون می آیند. و "بادبان خورشیدی" همان صفحه فلزی است که حلقه را تشکیل می دهد.
همه اینها RATAN-600 است - بزرگترین تلسکوپ رادیویی حلقه ای جهان با یک آنتن با مشخصات متغیر که در سال 1974 راه اندازی شد. RATAN مخفف عبارت رادیو تلسکوپ آکادمی علوم است که عدد 600 قطر آینه حلقوی آن بر حسب متر است. دستگاهی باورنکردنی به اندازه جایگاه یک استادیوم در دره کوهستانی مرتفع و در ارتفاع تقریباً یک کیلومتری از سطح دریا قرار دارد. کوه های اطراف دره به طور قابل اعتمادی از RATAN در برابر تداخلات خارجی و ناپایداری های جوی محافظت می کنند.
پنجره دوم
درست 80 سال پیش، در سال 1932، مهندس رادیو کارل جانسکی، با مطالعه منبع تداخل رادیویی، صدای ناشناخته ای را کشف کرد. وی در انتشارات خود خاطرنشان کرد که "... جهت ورود تداخل خش خش به تدریج در طول روز تغییر می کند و در 24 ساعت یک انقلاب کامل ایجاد می کند." کارل جانسکی در جریان آزمایشات بعدی خود به تدریج به این نتیجه رسید که منبع تداخل ناشناخته نویز آسمان است - انتشار رادیویی کهکشان ما. بنابراین، در جریان مبارزه با تداخل رادیویی، علم جدیدی از نجوم رادیویی متولد شد.
اولین طرح آسمان پرستاره با توجه به تلسکوپ رادیویی
تلسکوپ رادیویی تبدیل به "پنجره دوم" به آسمان برای شخص شده است و به او امکان می دهد بسیاری از پدیده ها و اجرام را ببیند که قبلاً برای رصد با ابزارهای نوری غیرقابل دسترسی بودند. با کمک آن، "کاوش" کهکشان ما و ایجاد شکل مارپیچی آن ممکن شد. کوازارها (منابع رادیویی شبه ستاره ای) و تپ اخترها به طور غیرمنتظره ای کشف شدند. اخترشناسان رادیویی "تابش CMB" - انتشار رادیویی مایکروویو کیهانی از "هیچ جا" به "هیچ جا" را شناسایی کرده اند. بر اساس نظریه های کیهان شناسی مدرن، ما پژواک انفجار بزرگ را در لحظه تولد جهان می شنویم.
برای نجوم رادیویی، هیچ مانعی به شکل ابرها یا نور روز روشن وجود ندارد - پرتوهای رادیویی رصد عطارد "گریزان" را ممکن می کند، که به دلیل نزدیکی به خورشید، مشاهده آن با تلسکوپ های معمولی - سیاره دشوار است. فقط در سپیده دم از افق بلند می شود و بلافاصله پس از غروب خورشید از آسمان ناپدید می شود. حساسیت تلسکوپ‌های رادیویی تخیل را متحیر می‌کند - انرژی دریافتی تمام تلسکوپ‌های رادیویی در جهان در طول 80 سال از وجود ستاره‌شناسی رادیویی برای گرم کردن یک قطره آب به اندازه یک صدم درجه کافی نیست.
پادشاهی آینه های کج
برای دیدن جزئیات حلقه، باید بیش از صد متر در امتداد علف های کنده شده از کنار انبارهای کاه خوشبو عبور کنید. به طور کلی، RATAN یک شی واقعا شگفت انگیز است: دنیای زمینی آشنا و پیام هایی از اعماق دور کیهان در اینجا تلاقی می کنند. و در حالی که دانشمندان مشغول امور فضایی خود هستند، در میان جزئیات غول پیکر ساز آنها، دره به زندگی عادی خود ادامه می دهد.
گیرنده-پرتوگیر
به صفحات تشکیل دهنده حلقه نزدیک می شویم. در مجموع 895 عدد وجود دارد و هر کدام 11,4 در 2 متر اندازه دارند. بین صفحات شکاف گسترده ای وجود دارد و خود آنها اصلاً جامد نیستند، بلکه از صفحات کوچکتر تشکیل شده اند. ببخشید، - خواننده می خندد - این ساختار بی دقتی چگونه می تواند سیگنال های کیهانی را بگیرد؟ به تلسکوپ رادیویی رصدخانه آرسیبو (ایالات متحده آمریکا، 1963) نگاهی بیندازید - این یک آنتن واقعی است!
آنتن 305 متری رصدخانه آرسیبو، حدود. پورتوریکو. آنتن ثابت تلسکوپ رادیویی در محل فرورفتگی طبیعی ساخته شده است؛ فقط تغذیه روی کابل ها معلق است. تنها نقطه ضعف میدان دید محدود است. آرسیبو نمی تواند اجسام زیر 20 درجه بالای افق را رصد کند
در واقع آنتن RATAN "خمیده" دقت رشک برانگیزی دارد و قادر است مختصات اجرام آسمانی را با دقت یک ثانیه قوس پیدا کند. در فرآیند ایجاد تلسکوپ های رادیویی بزرگ، معلوم شد که افزایش اندازه آینه ها به طور نامحدود غیرممکن است - دقت سطح واقعی آنها به تدریج کاهش می یابد. دانشمندان و مهندسان با یک مشکل تکنولوژیک حل نشدنی مواجه شدند تا اینکه پیشنهادی برای تقسیم آینه بازتابنده به عناصر جداگانه و با استفاده از روش های ژئودتیک و رادیویی، ساخت سطوح کاملاً صاف با هر اندازه ای از آنها ارائه شد.
RATAN-600 بر اساس N.L. کایدانوفسکی. ستاره شناس اتحاد جماهیر شوروی یک طرح اصلی را پیشنهاد کرد، زمانی که به جای ساخت یک آنتن گرد جامد، از یک حلقه بازتابنده استفاده می شود. حلقه به خودی خود بازتابنده اولیه است، اولین حلقه ای است که انرژی سیگنال های رادیویی کیهانی را جمع آوری می کند. با در نظر گرفتن بخش معینی از آسمان به "منظر"، عناصر بازتابنده هر بخش در امتداد یک سهمی قرار می گیرند و یک نوار بازتابنده و متمرکز آنتن را تشکیل می دهند، در حالی که نرمی ایده آل بازتابنده حلقوی را نقض نمی کنند. در کانون چنین نواری تابش دهنده ها قرار دارند، آنها امواج رادیویی جمع آوری شده توسط یک آنتن غول پیکر را جمع آوری و ثبت می کنند. شکل حلقوی آنتن یک نمای کلی از کل قسمت قابل مشاهده آسمان را فراهم می کند و وجود چندین فید به شما اجازه می دهد تا چندین شی فضایی را به طور همزمان مشاهده کنید.
امیدوارم این طرح به خوانندگان اجازه دهد تا اصل کار مبتکرانه و در عین حال بسیار ساده RATAN-600 را درک کنند.
شاید با فهرستی از مشخصات علمی اندک مانند "محدودیت دمای روشنایی" یا "محدودیت چگالی شار" خواننده را خسته نکنیم. فقط توجه می کنیم که قطر واقعی "حلقه" 576 متر و مساحت موثر آنتن 3500 متر مربع است. متر این تلسکوپ رادیویی قادر به دریافت طیف های فوری اجرام آسمانی در محدوده (0.6÷30 گیگاهرتز) است. سایر اطلاعات در مورد RATAN را می توان به راحتی در وب سایت رسمی رصدخانه اخترفیزیک روسیه http://w0.sao.ru/ratan/ پیدا کرد.
عملیات سرد یا در لبه کیهان
در RATAN، برای اولین بار، تشعشعات رادیویی از ماهواره های بزرگ مشتری - آیو و اروپا، دریافت شد که هزاران بار ضعیف تر از تابش این سیاره غول پیکر است. تشخیص آنها مانند شنیدن نفس یک راننده کاماز از صدای غرش موتور آن طرف خیابان است.
تقریباً 40 سال است که تلسکوپ رادیویی به طور مداوم خورشید را رصد می کند، وضعیت ستاره ما را مطالعه می کند، ماهیت تحریکات آن را تعیین می کند و حتی نحوه تشخیص "اختلال های خورشیدی" را آموخته است. تحقیقات سیستماتیک کهکشان راه شیری و اجرام فرا کهکشانی اعماق فضا در حال انجام است.
در 17 مارس 1980، تیم علمی RATAN آزمایشی را با نام رمز "سرد" با هدف نگاه کردن تا حد امکان به عمق کیهان آغاز کرد. این تجهیزات برای دریافت سیگنال های بسیار ضعیف تنظیم شده بود، حساسیت تلسکوپ رادیویی با دمای بسیار پایین فراهم می شد - گیرنده ها با جوشاندن بخار هلیوم با دمای منفی 260 درجه سانتیگراد خنک می شدند.
به مدت 100 روز، RATAN به طور مداوم به یک نقطه از آسمان نگاه کرد، در نتیجه، به دلیل چرخش زمین، نه یک نقطه، بلکه یک نوار باریک در میدان دید آن ظاهر شد. هزاران جرم جدید در فاصله میلیاردها سال نوری از ما ثبت شدند، از جمله طیف لحظه ای اختروش OQ172، دورترین جرم جهان در آن زمان. چگالی مکان اجرام دور در فضا غیر یکنواخت بود - هر چه RATAN دورتر نگاه می کرد، تعداد منابع رادیویی بیشتر و بیشتر کاهش می یافت. می توان فرض کرد که در جایی آنها اصلا وجود ندارند - باید یک دیوار غیر شفاف غیر شفاف وجود داشته باشد - "لبه" جهان. و چه کسی می داند که آیا فیزیکدانان هنگام کشیدن حصار مرزی در نزدیکی اختروش OQ-172 شوخی می کنند یا خیر؟
ابزار نجومی منحصربه‌فرد RATAN-600 که در کتاب رکوردهای گینس ثبت شده است، اکنون در بخش رصدخانه اخترفیزیک روسیه قرار دارد و به کاوش در جهان ادامه می‌دهد. 20 درصد از زمان کار RATAN به محققان بین المللی اختصاص داده می شود و بقیه زمان رادیو تلسکوپ به درخواست ستاره شناسان روسی کار می کند. برنامه های زیادی وجود دارد - میانگین رقابت 1:3 است. پروژه بزرگ شوروی توسط دانشمندان از سراسر جهان به درستی مورد قدردانی قرار گرفت.
