Проектирование VLA

Для проектирования антенн и системы их подвижек удалось использовать достаточно простые инженерные расчеты. Здесь не было особенно большого риска. Однако, поскольку на металлоконструкции приходится значительная часть общей стоимости VLA, им было уделено много внимания, главным образом с целью найти наиболее экономичное решение.

Интерферометр обсерватории Грин-Бэнк. Для создания интерферометра с переменной базой к существующей антенне диаметром 26 м была добавлена вторая подвижная 26-м антенна. В 1966 г. были добавлены третья 26-м антенна и четвертая портативная, которая передвигалась на расстояние до 35 км. Этот интерферометр был создан с двумя целями: в качестве модели будущей системы VLA и как мощный научный инструмент. С его помощью был решен ряд задач проекта VLA.

Антенны системы VLA должны быть подвижными по причинам, описанным ниже. Как правило, подвижные антенны перемещаются по рельсам. В качестве возможного альтернативного решения антенны интерферометра перемещались с помощью специальной тележки на резиновых колесах. Было также построено шоссе, по которому можно было перевозить антенны от одного положения к другому. После нескольких лет его эксплуатации было решено вернуться к рельсовому варианту.

Интерферометр обсерватории Грин-Бэнк нашел применение для отладки многих электронных систем, которые впоследствии были использованы для VLA (или же отвергнуты). Он использовался для построения пробных карт с разрешением 1", а также для исследования атмосферных эффектов. На нем были разработаны и проверялись системы обработки данных и техника апертурного синтеза. Наконец, и это, вероятно, самое важное, интерферометр дал ученым и инженерам непосредственный опыт расчета, отладки и использования многих элементов техники и оборудования, которые впоследствии были включены в систему VLA.

Итак, согласно проекту VLA, — это многоэлементная система из 27 антенн, каждая диаметром 25 м. Антенны располагаются в виде трехлучевой звезды с лучами длиной 21 км. Каждая антенна связана со всеми остальными, при этом учитывается время задержки, что дает 351 интерферометрическую пару. Накопление сигналов от 351 интерферометра позволяет построить карту неба за время от 8 до 12 ч. В конце периода наблюдений накопленные данные трансформируются в карту исследуемой области путем применения обратного преобразования Фурье.

Антенны движутся по рельсовым путям вдоль лучей системы, и для наблюдений устанавливаются на специальных бетонных основаниях. Можно реализовать четыре набора положений антенн, что дает четыре различных конфигурации многоэлементной системы. При этом разрешение меняется примерно в три раза; соответственно меняются чувствительность и другие параметры.

Наблюдения можно проводить в четырех спектральных диапазонах. Их смена легко осуществляется под контролем ЭВМ. Одновременно измеряются все четыре параметра поляризованного излучения. Для спектральных наблюдений доступны несколько сотен частотных каналов с различным разрешением но частоте.

Первоначальным проектом системы УГА предусматривалось .'Hi элементов с рабочей длиной волны 11 см и предполагалось добавить дополнительно в будущем также длины волн 21 и 3 см. Сокращение числа антенн от 36 до 27 было уже описано выше. За время около шести лет, прошедшее после завершения первоначального проекта и до начала монтажа, произошли некоторые события, отразившиеся на проекте. Во-первых, был запущен радиоастрономический спутник ATS с мощным передатчиком на волне 11 см. Поскольку VLA был задуман для работы в широком спектральном интервале, было решено сместить рабочую длину волны до 6 см. Далее изобретения в области конструирования антенн и электроники сделали возможной многополосную систему регистрации. Сюда входят приемная система на четырех частотах, система распространения сигнала по волноводам, вращающееся вторичное кассегреновское зеркало антенны, позволяющее легко переходить от одного спектрального интервала к другому, а также развитие конструкции главного зеркала и системы наведения антенн, обеспечивающих возможность надежной работы на коротких длинах волн.

Обсуждения и расчеты параметров и конструкции VLA, описанные в этом и следующем разделах, относятся к 1964— 1969 гг. Проектная группа VLA была официально учреждена летом 1964 г. во главе с Дж. У. Свенсоном. Туда входили Б. Дж. Кларк, Д. С. Хишен, Д. Е. Хогг, Г. Хватум, У. К. Тай-лер, К. М. Уэйд и С. Уэйнреб. Группа собиралась на совещания один раз в месяц на протяжении пяти лет. Участие в проектировании принимали также многие коллеги из НРАО и других обсерваторий.

Проектная группа не имела такой жесткой организационной структуры, как, скажем, созданная позже группа, обеспечивающая реализацию проекта. Тем не менее имелось некоторое разграничение функций: выбор места — Уэйд и Свенсон, конфигурация антенн — Хогг, размеры системы и чувствительность антенн — Уэйд, электроника — Тайлер и Уэйнреб, антенны — Хватум, обработка данных и ЭВМ — Кларк.

0
00:04
456
Нет комментариев. Ваш будет первым!