Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Апертурний синтез — тип інтерферометрії, який змішує сигнали від набору телескопів для створення зображень із такою ж кутовою роздільною здатністю, що й інструмент розміром із увесь набір. Для кожної відстані та орієнтації діаграма спрямованості інтерферометра дає вихідний сигнал, який є одним із компонентів перетворення Фур’є просторового розподілу яскравості спостережуваного об’єкта. З цих вимірювань створюється зображення (або «карта») джерела. Астрономічні інтерферометри зазвичай використовуються для оптичних, інфрачервоних, субміліметрових і радіоастрономічних спостережень високої роздільної здатності. Наприклад, проєкт Телескоп горизонту подій за допомогою апертурного синтезу отримав перше зображення чорної діри.
Технічні деталі
Апертурний синтез можливий лише за умови вимірювання як амплітуди, так і фази вхідного сигналу кожним телескопом. Для радіочастот це можливо за допомогою електроніки, тоді як для оптичних частот електромагнітне поле не можна вимірювати миттєво й корелювати програмно, тому світловий сигнал треба передавати в незмінному вигляді для проведення інтерференції. Потрібна точна корекція на час затримки оптичного сигналу та на атмосферну аберацію хвильового фронту, — дуже складна технологія, яка стала можливою лише в 1990-х роках. Тому отримання зображень із апертурним синтезом успішно використовувалось в радіоастрономії ще з 1950-х років, а в оптичній та інфрачервоній астрономії — лише з початку XX століття.
Щоб створити високоякісне зображення, потрібна велика кількість різних відстаней між телескопами (відстань між двома телескопами, спроєктована на площину, перпендикулярну до напрямку на радіоджерело, називається базовою лінією) — потрібно якомога більше різних базових ліній. Кількість базових ліній (nb) для масиву з n телескопів визначається як nb = nC2 = (n2 − n)/2. Наприклад, Дуже великий масив складається з 27 телескопів, які одночасно дають 351 незалежну базову лінію, що дозволяє їм отримувати зображення високої якості.
На відміну від радіоінтерферометрів, найбільші оптичні інтерферометри наразі мають лише 6 телескопів, що дає гіршу якість зображення, бо базових ліній між телескопами всього 15.
Більшість інтерферометрів апертурного синтезу використовують обертання Землі для збільшення кількості базових ліній у спостереженні без необхідності купувати додаткові телескопи чи переміщувати телескопи вручну, оскільки обертання Землі змінює базові лінії між телескопами.
Використання обертання Землі було детально розглянуто в статті 1950 року «Попередній огляд радіозір у північній півкулі» (A preliminary survey of the radio stars in the Northern Hemisphere). Деякі інструменти використовують штучне обертання решітки інтерферометра замість обертання Землі, наприклад, [en].
Історія
Концепція апертурного синтезу була вперше сформульована в 1946 році австралійськими радіоастрономами Рубі Пейн-Скотт і Джозефом Позі. Працюючи з [en] у Сіднеї, Пейн-Скотт виконала перші інтерферометричні спостереження в історії радіоастрономії 26 січня 1946 року, використовуючи радіотелескопом радар австралійської армії.
Технологію отримання радіозображень за допомогою апертурного синтезу розробили Мартін Райл та його колегами з радіоастрономічної групи Кембриджського університету. Мартін Райл і Ентоні Г'юіш за цей та інші свої внески у радіоастрономію були нагороджені Нобелівською премією з фізики.
Кембриджська радіоастрономічна група в 1950-х роках заснувала Маллардівську радіоастрономічну обсерваторію поблизу Кембриджа. Наприкінці 1960-х і на початку 1970-х років комп'ютери (такі як [en]) стали спроможні обробляти обернені перетворення Фур'є. Тоді група використала апертурний синтез, щоб отримати апертури в 1 милю та 5 км відповідно за допомогою Одномильного телескопа і Телескопа Райла.
Згодом ця техніка була вдосконалена до інтерферометрії з дуже довгою базою для отримання базових ліній в тисячі кілометрів. Термін «апертурний синтез» також може стосуватися типу радіолокаційної системи, відомої як радар із синтезованою апертурою, але ця технологія технічно не пов'язаня з радіоастрономічним методом і розроблена незалежно.
Спочатку вважалося необхідним проводити вимірювання практично на кожній довжині базової лінії: таке повне дискретизоване перетворення Фур'є формально містить інформацію, точно еквівалентну зображенню зі звичайного телескопа з діаметром апертури, рівним максимальній базовій лінії, звідси й походить назва апертурного синтезу.
Швидко було виявлено, що в багатьох випадках корисні зображення можуть бути створені з відносно рідким і нерегулярним набором базових ліній, особливо за допомогою нелінійних алгоритмів деконволюції, таких як [en]. Зараз акцент все сильніше зміщується зі спроби синтезувати повну апертуру (що дозволяє реконструювати зображення за допомогою перетворення Фур'є) на спробу синтезувати зображення з будь-яких доступних даних, використовуючи потужні, але обчислювально дорогі алгоритми.
- Bernard F. Burke; Francis Graham-Smith (2010). An Introduction to Radio Astronomy. Cambridge University Press. ISBN .
- John D. Krauss (1966). Chapter 6: Radio-Telescope Antennas. Radio Astronomy. New York, NY: McGraw Hill.
- The Event Horizon Telescope Collaboration (10 квітня 2019). First M87 Event Horizon Telescope Results. II. Array and Instrumentation. The Astrophysical Journal Letters. 87: L2. arXiv:1906.11239. Bibcode:2019ApJ...875L...2E. doi:10.3847/2041-8213/ab0c96.
- A preliminary survey of the radio stars in the Northern Hemisphere
- National Radio Astronomy Observatory. www.nrao.edu. Процитовано 2 листопада 2022.
Посилання
- , from Astronomical Optical Interferometry, A Literature Review by Bob Tubbs, Cambridge, 2002
- Cambridge Optical Aperture Synthesis Telescope
- APerture SYNthesis SIMulator (an interactive tool to learn the concepts of Aperture Synthesis)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Aperturnij sintez tip interferometriyi yakij zmishuye signali vid naboru teleskopiv dlya stvorennya zobrazhen iz takoyu zh kutovoyu rozdilnoyu zdatnistyu sho j instrument rozmirom iz uves nabir Dlya kozhnoyi vidstani ta oriyentaciyi diagrama spryamovanosti interferometra daye vihidnij signal yakij ye odnim iz komponentiv peretvorennya Fur ye prostorovogo rozpodilu yaskravosti sposterezhuvanogo ob yekta Z cih vimiryuvan stvoryuyetsya zobrazhennya abo karta dzherela Astronomichni interferometri zazvichaj vikoristovuyutsya dlya optichnih infrachervonih submilimetrovih i radioastronomichnih sposterezhen visokoyi rozdilnoyi zdatnosti Napriklad proyekt Teleskop gorizontu podij za dopomogoyu aperturnogo sintezu otrimav pershe zobrazhennya chornoyi diri Tehnichni detaliAperturnij sintez mozhlivij lishe za umovi vimiryuvannya yak amplitudi tak i fazi vhidnogo signalu kozhnim teleskopom Dlya radiochastot ce mozhlivo za dopomogoyu elektroniki todi yak dlya optichnih chastot elektromagnitne pole ne mozhna vimiryuvati mittyevo j korelyuvati programno tomu svitlovij signal treba peredavati v nezminnomu viglyadi dlya provedennya interferenciyi Potribna tochna korekciya na chas zatrimki optichnogo signalu ta na atmosfernu aberaciyu hvilovogo frontu duzhe skladna tehnologiya yaka stala mozhlivoyu lishe v 1990 h rokah Tomu otrimannya zobrazhen iz aperturnim sintezom uspishno vikoristovuvalos v radioastronomiyi she z 1950 h rokiv a v optichnij ta infrachervonij astronomiyi lishe z pochatku XX stolittya Shob stvoriti visokoyakisne zobrazhennya potribna velika kilkist riznih vidstanej mizh teleskopami vidstan mizh dvoma teleskopami sproyektovana na ploshinu perpendikulyarnu do napryamku na radiodzherelo nazivayetsya bazovoyu liniyeyu potribno yakomoga bilshe riznih bazovih linij Kilkist bazovih linij nb dlya masivu z n teleskopiv viznachayetsya yak nb nC2 n2 n 2 Napriklad Duzhe velikij masiv skladayetsya z 27 teleskopiv yaki odnochasno dayut 351 nezalezhnu bazovu liniyu sho dozvolyaye yim otrimuvati zobrazhennya visokoyi yakosti Bilshist interferometriv aperturnogo sintezu vikoristovuyut obertannya Zemli dlya zbilshennya kilkosti oriyentacij bazovih linij Na risunku bazova liniya mizh teleskopami A ta V z chasom zminyuye oriyentaciyu vidnosno radiodzherela sho zabezpechuye vimiryuvannya z riznimi vidstanyami mizh teleskopami Na vidminu vid radiointerferometriv najbilshi optichni interferometri narazi mayut lishe 6 teleskopiv sho daye girshu yakist zobrazhennya bo bazovih linij mizh teleskopami vsogo 15 Bilshist interferometriv aperturnogo sintezu vikoristovuyut obertannya Zemli dlya zbilshennya kilkosti bazovih linij u sposterezhenni bez neobhidnosti kupuvati dodatkovi teleskopi chi peremishuvati teleskopi vruchnu oskilki obertannya Zemli zminyuye bazovi liniyi mizh teleskopami Vikoristannya obertannya Zemli bulo detalno rozglyanuto v statti 1950 roku Poperednij oglyad radiozir u pivnichnij pivkuli A preliminary survey of the radio stars in the Northern Hemisphere Deyaki instrumenti vikoristovuyut shtuchne obertannya reshitki interferometra zamist obertannya Zemli napriklad en IstoriyaKoncepciya aperturnogo sintezu bula vpershe sformulovana v 1946 roci avstralijskimi radioastronomami Rubi Pejn Skott i Dzhozefom Pozi Pracyuyuchi z en u Sidneyi Pejn Skott vikonala pershi interferometrichni sposterezhennya v istoriyi radioastronomiyi 26 sichnya 1946 roku vikoristovuyuchi radioteleskopom radar avstralijskoyi armiyi Tehnologiyu otrimannya radiozobrazhen za dopomogoyu aperturnogo sintezu rozrobili Martin Rajl ta jogo kolegami z radioastronomichnoyi grupi Kembridzhskogo universitetu Martin Rajl i Entoni G yuish za cej ta inshi svoyi vneski u radioastronomiyu buli nagorodzheni Nobelivskoyu premiyeyu z fiziki Kembridzhska radioastronomichna grupa v 1950 h rokah zasnuvala Mallardivsku radioastronomichnu observatoriyu poblizu Kembridzha Naprikinci 1960 h i na pochatku 1970 h rokiv komp yuteri taki yak en stali spromozhni obroblyati oberneni peretvorennya Fur ye Todi grupa vikoristala aperturnij sintez shob otrimati aperturi v 1 milyu ta 5 km vidpovidno za dopomogoyu Odnomilnogo teleskopa i Teleskopa Rajla Zgodom cya tehnika bula vdoskonalena do interferometriyi z duzhe dovgoyu bazoyu dlya otrimannya bazovih linij v tisyachi kilometriv Termin aperturnij sintez takozh mozhe stosuvatisya tipu radiolokacijnoyi sistemi vidomoyi yak radar iz sintezovanoyu aperturoyu ale cya tehnologiya tehnichno ne pov yazanya z radioastronomichnim metodom i rozroblena nezalezhno Spochatku vvazhalosya neobhidnim provoditi vimiryuvannya praktichno na kozhnij dovzhini bazovoyi liniyi take povne diskretizovane peretvorennya Fur ye formalno mistit informaciyu tochno ekvivalentnu zobrazhennyu zi zvichajnogo teleskopa z diametrom aperturi rivnim maksimalnij bazovij liniyi zvidsi j pohodit nazva aperturnogo sintezu Shvidko bulo viyavleno sho v bagatoh vipadkah korisni zobrazhennya mozhut buti stvoreni z vidnosno ridkim i neregulyarnim naborom bazovih linij osoblivo za dopomogoyu nelinijnih algoritmiv dekonvolyuciyi takih yak en Zaraz akcent vse silnishe zmishuyetsya zi sprobi sintezuvati povnu aperturu sho dozvolyaye rekonstruyuvati zobrazhennya za dopomogoyu peretvorennya Fur ye na sprobu sintezuvati zobrazhennya z bud yakih dostupnih danih vikoristovuyuchi potuzhni ale obchislyuvalno dorogi algoritmi Bernard F Burke Francis Graham Smith 2010 An Introduction to Radio Astronomy Cambridge University Press ISBN 978 0 521 87808 1 John D Krauss 1966 Chapter 6 Radio Telescope Antennas Radio Astronomy New York NY McGraw Hill The Event Horizon Telescope Collaboration 10 kvitnya 2019 First M87 Event Horizon Telescope Results II Array and Instrumentation The Astrophysical Journal Letters 87 L2 arXiv 1906 11239 Bibcode 2019ApJ 875L 2E doi 10 3847 2041 8213 ab0c96 A preliminary survey of the radio stars in the Northern Hemisphere National Radio Astronomy Observatory www nrao edu Procitovano 2 listopada 2022 ol section Posilannya from Astronomical Optical Interferometry A Literature Review by Bob Tubbs Cambridge 2002 Cambridge Optical Aperture Synthesis Telescope APerture SYNthesis SIMulator an interactive tool to learn the concepts of Aperture Synthesis