CREATING THE RT-32 RADIO TELESCOPE ON THE BASIC OF MARK-4B ANTENNA SYSTEM. 1. MODERNIZATION PROJECT AND FIRST RESULTS

Abstract

УДК 520.272.2:621.396.677.494 PACS number: 95.55.-Jz Предмет и цель работы: Создание радиотелескопа на основе антенной системы МАRК-4В, которая была разработана для телекоммуникационных приложений, определение возможностей использования лучеводной антенной системы в широкополосном многодиапазонном режиме работы и оценка характеристик антенны с помощью радиоастрономических измерений. Методы и методология: Комплексный анализ всех систем МАRК-4В дает возможность выделить блоки и узлы, которые подлежат замене или модернизации. Анализ конструкции рефлектора и субрефлектора, лучевода, гофрированного рупора и волноводной системы позволяет определить возможные частотные диапазоны работы создаваемого радиотелескопа. Установка широкополосного приемника с предусмотренной возможностью калибровки по охлаждаемой и неохлаждаемой нагрузке позволяет определить температуру антенной системы. Наведение антенны на калибровочные источники и запись сканов за счет вращения Земли исключает систематические ошибки или погрешности системы наведения. Таким образом определяется ширина диаграммы направленности и эффективная площадь радиотелескопа. Результаты: Произведен анализ конструкции антенны и определены первоочередные этапы реконструкции антенной системы МАRК-4В. Демонтированы узкополосные передатчик и приемник диапазона С и установлен широкополосный приемник (диапазон 4.6÷5.1 ГГц ) с детектором и возможностью изменения времени интегрирования сигнала. По результатам наблюдений сделаны первоначальные оценки температуры шумов системы, которые позволяют надеяться на то, что радиотелескоп РТ-32 (г. Золочев, Львовская обл., Украина) совместно с охлаждаемым приемником будет обладать низкими собственными шумами. Рассчитана и установлена новая система наведения антенны, с помощью которой в С диапазоне проведены астрономические тесты ширины диаграммы направленности ( ≈ 7.2 ′ ) и уровня ее боковых лепестков (–12.5 дБ), эффективной площади ( ≈  680 м 2 ) и коэффициента использования поверхности ( ≈ 0.84 ). Заключение: Выполненные измерения и расчеты показывают, что на базе антенной системы МАRК-4В возможно создать высокоэффективный радиоастрономический инструмент. Разработанные на данный момент системы приема и наведения для радиотелескопа РТ-32 свидетельствуют о высоком потенциале украинской науки. Дальнейшая кооперация научных исследований и высоких технологий приведет к созданию эффективного украинского радиотелескопа сантиметрового диапазона. Ключевые слова: антенна, излучатель, интерферометрия, поляризация, радиоастрономия, радиоисточник, радиотелескоп, сервер, стандарт частоты Статья поступила в редакцию 11.03.2019 Radio phys. radio astron. 2019, 24(2): 87-116 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Woodburn L., Natusch T., Weston S., Thomasson P., Godwin M., Granet C., and Gulyaev S. Conversion of a New Zealand 30-metre telecommunications antenna into a radio telescope. Publ. Astron. Soc. Aust. 2015. Vol. 32. id. e017. DOI: 10.1017/pasa.2015.13 2. Petrov L., Natusch T., Weston S., McCallum J., Ellingsen S., and Gulyaev S. First scientific VLBI observations using New Zealand 30 meter radio telescope WARK30M. Publ. Astron. Soc. Pac. 2015. Vol. 127, No. 952. P. 516–522. DOI: 10.1086/681965 3. Yonekura Y., Saito Y., Sugiyama K., Soon K. L., Momose M., Yokosawa M., Ogawa H., Kimura K., Abe Y., Nishimura A., Hasegawa Y., Fujisawa K., Ohyama T., Kono Y., Miyamoto Y., Sawada-Satoh S., Kobayashi H., Kawaguchi N., Honma M., Shibata K. M., Sato K., Ueno Y., Jike T., Tamura Y., Hirota T., Miyazaki A., Niinuma K., Sorai K., Takaba H., Hachisuka K., Kondo T., Sekido M., Murata Y., Nakai N., and Omodaka T. The Hitachi and Takahagi 32 m radio telescopes: Upgrade of the antennas from satellite communication to radio astronomy. Publ. Astron. Soc. Jpn. 2016. Vol. 68, Is. 5. id. 74. DOI: 10.1093/pasj/psw045 4. Venter M. and Bolli P. Electromagnetic analysis and preliminary commissioning results of the shaped dual-reflector 32-m Ghana radio telescope. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2018. Vol. 321, Is. 1. id. 12003. DOI: 10.1088/1757-899X/321/1/012003 5. Imbriale W. A. Evolution of the Deep Space Network 34-m diameter antennas. IEEE Aerospace Conference Proceedings. (March 21–28, 1998. Snowmass). Snowmass, CO, USA, 1998. Vol. 3. P. 403–430 DOI: 10.1109/AERO.1998.685847 6. Imbriale W. A. Large Antennas of theDeep Space Network. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2003. 320 p. 7. Mizusawa M. and Kitsuregawa T. A Beam-waveguide Feed Having a Symmetric Beam for Cassegrain Antennas. IEEE Trans. Antennas Propag. 1973. Vol. 21, Is. 6. P. 884–886. DOI: 10.1109/TAP.1973.1140628 8. Korolev A. M., Zakharenko V. V., and Ulyanov O. M. Radio astronomy ultra-low-noise amplifier for operation at 91 cm wavelength in high RFI environment. Exp. Astron. 2016. Vol. 41, Is. 1-2. P. 215–221. DOi: 10.1007/s10686-015-9466-x 9. Konovalenko A., Sodin L., Zakharenko V., Zarka P., Ulyanov O., Sidorchuk M., Stepkin S., Tokarsky P., Melnik V., Kalinichenko N., Stanislavsky A., Koliadin V., Shepelev V., Dorovskyy V., Ryabov V., Koval A., Bubnov I., Yerin S., Gridin A., Kulishenko V., Reznichenko A., Bortsov V., Lisachenko V., Reznik A., Kvasov G., Mukha D., Litvinenko G., Khristenko A., Shevchenko V. V., Shevchen-ko V. A., Belov A., Rudavin E., Vasylieva I., Miroshnichenko A., Vasilenko N., Olyak M., Mylostna K., Skoryk A., Shevtsova A., Plakhov M., Kravtsov I., Volvach Y., Lytvinenko O., Shevchuk N., Zhouk I., Bovkun V., Antonov A., Vavriv D., Vinogradov V., Kozhin R., Kravtsov A., Bulakh E., Kuzin A., Vasilyev A., Brazhenko A., Vashchishin R., Pylaev O., Koshovyy V., Lozinsky A., Ivantyshin O., Rucker H. O., Panchenko M., Fischer G., Lecacheux A., Denis L., Coffre A., Griesmeier J.-M., Tagger M., Girard J., Charrier D., Briand C., and Mann G. The modern radio astronomy network in Ukraine: UTR-2, URAN and GURT.  Exp. Astron. 2016. Vol. 42, Is. 1. P. 11–48. DOI: 10.1007/s10686-016-9498-x 10. Zakharenko V., Konovalenko A., Zarka P., Ulyanov O., Sidorchuk M., Stepkin S., Koliadin V., Kalinichenko N., Stanislavsky A., Dorovskyy V., Shepelev V., Bubnov I., Yerin S., Melnik V., Koval A., Shevchuk N., Vasylieva I., Mylostna K., Shevtsova A., Skoryk A., Kravtsov I., Volvach Y., Plakhov M., Vasilenko N., Vasylkivskyi Y., Vavriv D., Vinogradov V., Kozhin R., Kravtsov A., Bulakh E., Kuzin A., Vasilyev A., Ryabov V., Reznichenko A.,  Bortsov V., Lisachenko V., Kvasov G., Mukha D., Litvinenko G., Brazhenko A., Vashchishin R., Pylaev O., Koshovyy V., Lozinsky A., Ivantyshyn O., Rucker H. O., Panchenko M., Fischer G., Lecacheux A., Denis L., Coffre A., and Gries-meier J.-M. Digital Receivers for Low-Frequency Radio Telescopes UTR-2, URAN, GURT. J. Astron. Instrum. 2016. Vol. 5, Is. 4. id. 1641010. DOI: 10.1142/S2251171716410105