معرفی انواع تلسکوپ

[foroogh]

درست همانطور که تلسکوپهای اپتیکی جدید و بزرگ امروزی مستقیما از نمونه‌های اولیه ساخته شده توسط گالیله ، نیوتن تکامل یافته‌اند، رادیو تلسکوپهای بزرگ نیز نوع تکامل یافته اولین تلسکوپ رادیویی ساده‌ای هستند که در سال 1932 توسط کارل یانسکی (50 - 1905) طراحی شده بود. یانسکی زمانی که به عنوان مهندس در شرکت تلفن بل مشغول به کار بود بطور تصادفی امواج رادیویی کیهانی را کشف کرد.

کمپانی مزبور از او خواسته بود تا پارازیتهای جوی عجیبی را که در این ارتباطات رادیویی وارد می‌شوند، شناسایی کند. جهت انجام اینکار ، یانسکی با سیم ، ابزاری شبیه به چرخ و فلک ساخت و به کمک آن توانست جهت آمدن این پارازیتهای عجیب را کشف کند. او می‌دانست که پارازیتهای ناشی از رعد و برق و توفان همیشه به صورت "ترق و تروق" شنیده می‌شوند. ولی علاوه بر این صداها ، صدای ضعیف و مداومی نیز به صورت "خش خش" دائما به گوش می‌رسید.


منشأ امواج رادیویی کیهانی
رد گیری منبع این صدا ، فکر یانسکی را به خود مشغول ساخت. او خورشید را مورد بررسی قرار داد، ولی دریافت که صدای "خش خش" ناشی از ستارگان است و نه مخصوصا در زمانی که لک خورشیدی در چرخه 11 ساله خود به اوج می‌رسد. ولی یانسکی در زمانی مشغول تحقیقی بود که لک خورشیدی به حداقل رسیده بود و از اینرو پارازیتهای خورشیدی بسیار اندک بود.

یانسکی آنتن زمخت و ابتدایی خود را بسوی تمام قسمتهای آسمتان نشانه رفت و ستارگان و صورتهای فلکی را یک به یک مورد آزمایش قرار داد. او به این نتیجه رسید که صدای خش خش از لکی واقع در راه شیری ناشی می‌شود؛ همان لکی که در صورت فلکی نیم اسب (قوس) قرار دارد و گمان می‌رود که مرکز کهکشان ما باشد.

ستارگان تنها اشعه مرئی نور گسیل نمی‌کنند، بلکه تشعشعاتی با طول موج کوتاهتر (اشعه ایکس) و بلندتر (گرما ، موج رادیویی) نیز از آنها ساطع می‌شود. در حقیقت ستارگان نیز چون همه اجسام داغ در همه قسمتهای طیف الکترومغناطیسی اشعه گسیل می‌کنند. اما جو زمین فقط نسبت به نور و موج رادیویی شفاف است. تمام تشعشعات دیگری که توسط ستارگان گسیل می‌شود به ما نمی‌رسد، زیرا که بخش اعظم آن بوسیله جو جذب می‌گردد.

از زمان یانسکی به بعد کشفیات مهم دیگری به عمل آمده است. در موارد بسیاری ، تلسکوپهای رادیویی کشفهای مهمتری نسبت به تلسکوپهای اپتیکی انجام داده‌اند؛ دلیل آن امر این است که آنها می‌توانند اعماق دور دست فضا را ببنند. ستاره شناسان با تلسکوپ رادیویی طبیعت ویژه اخترنماها و بعدا نیز تپ اخترها را کشف کرده‌اند. آنها با این ابزار ، نقشه آسمان را نیز بر اساس علائم گوناگون گسیل شده از ستارگان ، سحابیها و کهکشانها تهیه کرده‌اند. امروزه رادیوتلسکوپها به صورت غول پیکر و در اشکال و اندازه‌های مختلف ساخته می‌شوند. با این حال آنها عمدتا از دو نوع تشکیل شده اند: آنتن بشقابی و آنتن خطی.

تلسکوپهای رادیویی آنتن بشقابی
تلسکوپهای رادیویی آنتن بشقابی متداولترین نوع تلسکوپها به شمار می‌رود. تلسکوپ رادیویی به صورت ثابت یا متحرک قرار داده می‌شود. برخلاف تلسکوپ اپتیکی ، رویه تلسکوپ رادیویی لازم نیست فوق العاده دقیق و منظم باشد. ولی درست مانند بازتابنده اپتیکی تلسکوپ اپتیکی که امواج نور را جمع می‌کند، آنتن بشقابی تلسکوپ رادیویی نیز امواج رادیویی جمع کرده و آنها را در یک گیرنده رادیویی متمرکز می‌سازد. امواج در برگیرنده رادیویی تقویت می‌شوند و در اتاق کنترل مجاور که بوسیله کامپیوتر کار می‌کند ثبت می‌گردند.

قطر (دهانه) بشقاب نشان دهنده آن است که تلسکوپ رادیویی ، تا چه عمق از فضا را می‌بیند، حدود ابعاد بشقاب یک تلسکوپ رادیویی متحرک به مقاومت مصالح (مواد) آن بستگی دارد، زیرا اجزای بشقاب در اثر بادهای شدید خم و در هم پیچیده می‌شوند. برای غلبه بر این مشکل گاهی بشقابهای ثابت بکار گرفته می‌شوند. در این حالت ، به جای نشانه روی بشقاب به تمام قسمتهای آسمان ، باید قسمت مورد نظر آسمان ور بسوی آنتن باشد و از اینرو نوع آنتنها به خوبی آنتنهای متحرک نیستند.

به عنوان مثال ، یک تلسکوپ رادیویی بشقابی در افلبورگ قرار دارد که این تلسکوپ می‌تواند به سمت هر قسمت آسمان هدایت شود. سطح آن از یک شبکه سیمی تشکیل شده است. بشقاب تلسکوپ امواج رادیویی را جمع آوری کرده و آنها را در یک نقطه (مانند تلسکوپ نوری) متمرکز ساخته و تقویت می‌کند. موج رادیویی که جو اجازه عبور به آنها می دهد (دریچه رادیویی ) دارای طول موجهایی بین 2-10 تا 30 متر است. تلسکوپهای نوری مطالعه جهان را با استفاده از اشعه‌ای که از دریچه نوری می‌گذرد میسر می‌سازد. تلسکوپهای رادیویی اطلاعات دیگری از جهان حول و حوش را به کمک اشعه‌ای که از دریچه رادیویی جو می‌گذرد، فراهم می‌آورند.

[size=150]شباهتها و تفاوتهای تلسکوپ رادیویی با تلسکوپ بازتابی [/size]
شباهتها
هر دو دارای آینه‌ای هستند که معمولاً به شکل سهمیوار است.
در هر دو از استقرار معدل النهاری استفاده می‌شود.
هر دو برای جمع آوردن انرژی اجرام سماوی مورد مطالعه بکار می‌رود.
هر دو چنان طرح می‌شوند که تا حد امکان توان تفکیک بزرگی داشته باشند.
تفاوتها
آینه نوری یک تلسکوپ بازتابی از شیشه‌ای ساخته شده که لایه نازکی از آلومینیوم بر آن اندود شده است، در حالی که آینه رادیویی از شبکه‌ای سیمی یا از ورقه‌های فلزی که به دقت بریده شده‌اند ساخته شده است.


بعضی از تلسکوپهای رادیویی (از جمله تلسکوپ رادیویی به قطر 305 متر در آره سی بو ، پوئر ریکو) پایه ندارند و تنها در مواقعی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند که شیء مورد مطالعه در موضعی مناسب برای رصد باشد. تلسکوپهای رادیویی دیگر (مثلا تلسکوپی به قطر 91 متر در گرین بنک ، ویرجینیای غربی) را تنها می‌توان از حیث ارتفاع از افق تغییر جهت داد و فقط موقعی قابل استفاده است که شی در نصف النهار مکان یا نزدیک به آن باشد.


زمین کلاً توانی در حدود یکصد وات را از چشمه‌های رادیویی قوی دریافت می‌کند. از این مقدار فقط 14-10 وات را تلسکوپهای رادیویی غول پیکر دریافت می‌کنند. توانی که یک تلسکوپ رادیویی جمع می‌کند باید یک تریلیون مرتبه یا بیشتر تقویت شود تا ثبات بتواند آن را ثبت کند.


کمترین زاویه‌ای که تلسکوپهای رادیویی می‌توانند از هم تفکیک کنند (توان تفکیک) بسیار بزرگتر از این زاویه در تلسکوپهای نوری است (یعنی نمی‌توان به جزئیاتی در حد تلسکوپهای نوری دست یافت).

توان تفکیک یک تلسکوپ رادیویی 180 متری برای موج 20 سانتیمتری عبارت است از: 4 دقیقه و 40 ثانیه. به این ترتیب دو چشمه رادیویی را که موج رادیویی 20 سانتیمتری گسیل می‌کنند تنها در صورتی می‌توان به دو گسیلنده مجزا تفکیک کرد که فاصله زاویه‌ای بین آنها 4 دقیقه و 40 ثانیه باشد.
افزایش توان تفکیک
راههای چندی برای بهتر کردن توان تفکیک یعنی برای کوچکتر کردن آن ، وجود دارد. دو تا از این راهها عبارتند از:

استفاده از تداخل سنج رادیویی:تداخل سنج رادیویی تشکیل شده است از دو تلسکوپ رادیویی که به فاصله چند یا چندین کیلومتر از یکدیگر قرار گرفته‌اند. در چنین وضعی فاصله بین دو دستگاه به مثابه قطر آینه در فرمول بالا بکار می‌رود و به این ترتیب توان تفکیک به میزان زیادی افزایش پیدا می‌کند. این تداخل سنجها تعیین مکان دقیق بسیاری از چشمه‌های رادیویی را میسر ساختند.
ردیفهایی متشکل از چندین آنتن دو قطبی ثابت نظیر تلسکوپ رادیویی میلزکراس دانشگاه سیدنی استرالیا ، با چنین تلسکوپی می‌توان با هزینه نسبتاً کم به توان تفکیک خوبی دست یافت.

تفاوتهایی میان تلسکوپهای نوری و رادیویی
نور ستارگان را فقط در هنگام شب می‌توان مطالعه کرد، ولی موج رادیویی را در بیست و چهار ساعت شبانه روز می‌توان مورد بررسی قرار داد. این امواج تقریباً بی آنکه با مانعی روبرو شوند. از ابر های جو زمین و نیز از خلال گاز و غبار میان ستاره‌ای که نواحی وسیعی از کیهان را فرا گرفته است می‌گذرد.


در حالی که محصول نهایی تلسکوپ نوری عکس یا رصد بصری است، اطلاعاتی که از تلسکوپ رادیویی بدست می‌آید به صورت جریانهای متوج الکتریکی است که با دستگاه سنجی خوانده می‌شود. موج رادیویی که از کاسه سهمیوار منعکس می‌شود، به گیرنده‌ای که در کانون سهمیوار قرار دارد می‌رسد. علامت دریافت شده پس از تقویت به دستگاه سنجش منتقل می‌گردد.


در حالی که رصدخانه نوری را معمولاً در قله کوهها می‌سازند تا بالاتر از لایه بزرگی از جو باشد، نکته اصلی در تعیین محل استقرار رصدخانه رادیویی دور بودن آن است. از علائم رادیو و تلویزیون و نویزی که منشاء آن سیستم احتراق اتومبیلها و هواپیما است.