211service.com
Kā pārveidot satelītantenu par radioteleskopu
Ja jums ir veca 30 metru satelīta sakaru antena, ko ar to darīt? Viena iespēja ir pārveidot to par radioteleskopu, ko Oklendas Tehnoloģiju universitātes Jaunzēlandē astronomi ir izdarījuši ar vecu trauku, kas atrodas valsts tālākajos ziemeļos.
Kas tad īsti ir jādara, lai sakaru antenu pārveidotu par radioteleskopu? Šodien Lūiss Vudbērns no Oklendas Tehnoloģiju universitātes un daži draugi atbild uz šo jautājumu, detalizēti aprakstot procesu, kas ir veikts, lai veiktu konversiju.
Attiecīgā vecā satelīta sakaru antena tika uzbūvēta 1984. gadā Jaunzēlandes pasta nodaļai un 1987. gadā nodota Telecom New Zealand. Līdz 2010. gadam šķīvis bija novecojis, un uzņēmums pārtrauca apkopi ar nolūku to nojaukt. Toreiz iesaistījās Oklendas Tehnoloģiju universitāte.
Tas, ko viņi mantoja, bija ļoti tālu no vismodernākā radioteleskopa. Ēdiens atrodas netālu no attālas pilsētas Jaunzēlandes Ziemeļu salas pašos ziemeļos. Atrodoties tikai piecu kilometru attālumā no jūras, sāls korozija bija nozīmīga problēma, jo īpaši ņemot vērā nesen veikto apkopi.
Tāpēc komandas pirmais uzdevums bija iztīrīt trauku servisu un nomainīt sarūsējušās skrūves un aprīkojumu. Jo īpaši motori, kas pārvietoja trauku, bija sarūsējuši un jebkurā gadījumā bija veci un neefektīvi.
Turklāt šķīvja virzīšanas mehānisms ļāva šķīvim pārvietoties tikai ±170°, salīdzinot ar ±270°, kas nepieciešami radioastronomijai. Tāpēc arī strāvas kabeļi un metāla ķēde, kas veica visu šo stūrēšanu, bija jāaizstāj ar garākiem, lai nodrošinātu šo papildu kustību. Traukam bija nepieciešamas arī jaunas avārijas apturēšanas ķēdes, lai novērstu šķīvja pārvietošanos ārpus tā mehāniskajām robežām.
Pēc tam komanda aplūkoja trauka vadības sistēmu. Sākotnēji antenai bija pāris lielu asinhrono motoru pagriešanai un mazu līdzstrāvas servomotoru komplekts ar papildu pārnesumu, lai izsekotu ģeostacionāro satelītu mazajām ikdienas kustībām. Komanda nomainīja abus motoru komplektus ar vienu līdzstrāvas servomotoru komplektu ar optisko vārpstu kodētājiem, kas darbojas gan pagriešanai, gan izsekošanai.
Viens no izaicinājumiem, ar ko viņi saskārās, bija vadības sistēmas projektēšana bez detalizētām zināšanām par antenas mehāniskajiem parametriem, piemēram, tās stingrību, inerci, vēja slodzi utt. Tomēr atkārtotas ekspluatācijas testi parādīja, ka sistēma ir stabila ar servo precizitāti, kas ir labāka par vienu miligrādu viegla vēja apstākļos, saka Woodburn and co. Un viņi saka, ka ir pietiekama rezerve, lai vajadzības gadījumā uzlabotu sniegumu brāzmainā laikā.
Komanda arī izmantoja lāzera skeneri, lai kartētu atstarotāja virsmas formu. Jebkura nopietna deformācija var būtiski ietekmēt instrumenta precizitāti. Forma kopumā ir apmierinoša. Tomēr datu apstrādes rezultāts atklāja manāmu antenas gravitācijas deformāciju, saka Woodburn un co. Viņi saka, ka tas ir vertikālā pacēluma rezultāts, kas nepieciešams, lai veiktu kartēšanu, kas novieto trauku tikai sešu grādu leņķī.
Zinot precīzu formu, astronomiem vajadzētu pieļaut jebkādas gravitācijas deformācijas. Tomēr viņiem ir jāizstrādā, kā deformācija mainās līdz ar šķīvja augstumu, pie kā komanda pašlaik strādā.
Visbeidzot, viņi aprīkoja trauku ar instrumentiem, kas nepieciešami radioviļņu noteikšanai no kosmosa. Traukam ir viļņvads, kas nosūta signālu ēkā zem teleskopa. Šajā zonā atrodas jauns uztvērējs, kas izstrādāts, lai atbilstu radioteleskopa Jodrell Bank Apvienotajā Karalistē uztvērējam, kā arī dažādi citi elementi, piemēram, ierakstīšanas sistēma un modernizēts tīkls datu pārraidīšanai un saziņai ar citiem radioteleskopiem, kad šis šķīvis. darbojas kā daļa no masīva.
Tas ir ērts jauns komplekts, kam vajadzētu būtiski ietekmēt radioastronomijas veidu, ko var veikt Jaunzēlandē. Komanda paredz, ka šķīvis darbosies gan kā atsevišķs instruments, gan arī kopā ar citiem traukiem kā daļa no radiointerferometra, lai gan vēl ir jāveic daži uzlabojumi. Šī 30 m antena ievērojami papildina Jaunzēlandes iespējas radioastronomijā ar lielu virsmas laukumu, un tā ir ļoti jutīgs instruments, kas spēj ievērojami strādāt ar vienu trauku, saka Woodburn and co.
Starp citu, Jaunzēlandes šķīvis nebūt nav vienīgā satelītsakaru antena, kas pārveidota radioastronomijai. Vairāki līdzīga izmēra ēdieni ir pārveidoti Austrālijā, Japānā un Āfrikā.
Apbrīnojami, ko jūs varat darīt ar nojaukšanai paredzētu veca metāla gabalu!
Atsauce: arxiv.org/abs/1407.3346 : Jaunzēlandes 30 m telekomunikāciju antenas pārveidošana par radioteleskopu