Come possiamo focalizzare i radiotelescopi su una stella quando la terra gira?

Leggendo sulla Star KIC 8462852, è stato detto che il progetto SETI ha rivolto i suoi radiotelescopi verso la stella per cercare segnali radio terrestri extra mentre la stella aveva strane fluttuazioni di luce. Come possiamo puntare dalla terra un radiotelescopio verso una stella che si trova a 1480 anni luce di distanza mentre la terra gira a 1675 km / he mantenerla focalizzata o, nel caso di un radiotelescopio, allineata per provare a ricevere la radio onde??

Parte della risposta di cui sospetto che l'interrogatore originale abbia bisogno è che sebbene la Terra stia effettivamente ruotando molto velocemente, la quantità di superficie della Terra che si muove rispetto a un oggetto astronomico è minuscola.

Quindi metti i motori nella base del telescopio in modo che giri lentamente per guardare la stessa macchia di cielo. Non è necessario rifocalizzare perché i telescopi guardano oggetti così lontani che la messa a fuoco non ha importanza. Non devi fare nient'altro perché il movimento della Terra è regolare e continuo, e non riguarda la velocità con cui ti stai muovendo, riguarda la velocità con cui stai girando. Nel nostro caso, un cerchio completo ogni 24 ore che è piuttosto lento.

La messa a fuoco all'infinito significa solo che si imposta la messa a fuoco del telescopio in modo che un oggetto infinitamente lontano sia perfettamente a fuoco. Dipende dalla qualità del telescopio, ma la differenza pratica tra messa a fuoco all'infinito e messa a fuoco alla distanza effettiva scompare dopo qualche chilometro circa. Alla distanza delle stelle, non c'è praticamente alcuna differenza.

Per prima cosa stai parlando di puntare il telescopio verso la sorgente senza focalizzarlo sulla sorgente. I telescopi sono generalmente focalizzati all'infinito e non è necessario compensare la rotazione terrestre nella messa a fuoco.

Anche la velocità di movimento della posizione dei telescopi sulla Terra non è direttamente rilevante, ciò che è rilevante è l'apparente rotazione del cielo attorno alla proiezione dell'asse terrestre sul cielo. Cioè (nell'emisfero nord) la rotazione del cielo attorno alla stella polare.

Esistono diversi modi per gestire la rotazione terrestre.

1. Usalo effettivamente per scansionare le fonti

2. Guidare il telescopio per tenerlo puntato nella direzione di interesse

3. Traccia la fonte (usa più canali per misurare l'errore della fonte da boresight e guidare il telescopio per annullare l'errore).

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eccetera

Questo non ha davvero nulla a che fare con i radiotelescopi in sé, ma è comune a tutti i telescopi compreso quello ottico.

Poiché la velocità della luce è molto più veloce della velocità del telescopio, la stella sembra che sia ferma nel cielo, quindi il telescopio deve solo seguirlo mentre si muove attraverso il cielo a 15 gradi all'ora.

Tuttavia, la velocità della luce non è infinita e vi è un effetto misurabile lì. Quando guidi in auto mentre piove e la pioggia colpisce preferibilmente il tuo parabrezza, a te sembra che la pioggia provenga da qualche posizione di fronte a te anche se sta cadendo dritta, e per questo quando prova a guardare direttamente la fonte della pioggia, guardi inclinare la testa in avanti piuttosto che guardare verso l'alto. La stessa cosa accade con la luce delle stelle. Poiché la Terra gira nella sua orbita e gira sul suo asse, la luce che cade "verso il basso" su di noi sembra che provenga da una posizione un po 'più avanti. Questo si chiama aberrazione stellare. Non è un grande effetto, ma è abbastanza grande che se stai cercando di capire con precisione dove si trovano le stelle, devi correggerlo.

Esistono due processi per gestirlo:

Innanzitutto, i telescopi (in realtà, grandi antenne) sono puntati meccanicamente e si muovono in modo da poter mantenere la ricezione di una specifica posizione stella / sorgente / cielo nel tempo.

Tuttavia, ad eccezione delle stelle immediatamente nelle vicinanze delle stelle polari, la stella finirà per andare sotto l'orizzonte. Una volta che ciò accade, il telescopio / antenna non può ricevere nulla di più fino a quando la fonte non appare di nuovo sopra l'orizzonte.

Quello che succede a questo punto è che abbiamo molti telescopi / antenne in tutto il mondo che sono controllati collettivamente. Molto prima che una stella / sorgente / ecc. Cada sotto l'orizzonte per un telescopio, un altro telescopio più a ovest lo ha già indicato e sta ricevendo lo stesso segnale. Una volta avvenuta questa commutazione, il telescopio precedente è libero di selezionare un altro bersaglio - qualcos'altro dall'altra parte del pianeta che cadrà sotto l'orizzonte per il telescopio più a est.

In questo modo:

• I telescopi sono costantemente utilizzati e puntano su cose interessanti
• Le cose che richiedono un monitoraggio continuo possono essere monitorate senza interruzione nonostante la svolta del mondo
• Possiamo osservare qualsiasi cosa in qualsiasi momento, purché ci sia tempo disponibile sulla rete del radiotelescopio
• La condivisione delle risorse consente agli scienziati di condurre la scienza in modo più completo ed economico
• Avendo 2 o più telescopi che puntano contemporaneamente sullo stesso oggetto, possiamo effettivamente aumentare il rapporto segnale-rumore e ottenere dati migliori - è tecnicamente molto simile all'avere una singola antenna terrestre anziché due piccole (relativamente) antenne.
• Con il controllo centrale di un'intera rete mondiale partecipante, gli scienziati possono reagire molto rapidamente a fenomeni improvvisi, come esplosioni, in qualsiasi momento, indipendentemente dalla posizione della terra

Il modo in cui funzionano i telescopi è praticamente lo stesso nelle lunghezze d'onda ottica e radio: i telescopi raccolgono radiazioni elettromagnetiche, piuttosto che focalizzarsi su un punto. Ci sono diverse ragioni per questo, la principale è la quantità di fotoni che raggiungono il telescopio dalla regione di interesse è piuttosto bassa.

Per raccogliere più fotoni, il telescopio (o array di telescopi) deve "guardare" a lungo nell'area di interesse; ciò si ottiene in caso di telescopi terrestri guidando meccanicamente le antenne, in modo che siano puntate verso l'interno la stessa direzione per un lungo periodo di tempo. Il principio è praticamente lo stesso nello spazio .

Per guardare KIC 8462852, SETI ha utilizzato l' Arry Telescope Arry , che è fondamentalmente un insieme di 42 antenne che scansionano i cieli in lunghezze d'onda radio. Il problema della rotazione terrestre è sostanzialmente risolto in due fasi da (radio) telescopi.

• Guidando l'antenna (e) come deciso dal software in modo che l'antenna punti nella stessa posizione del cielo. Per una stella a ~ 1500 anni luce, la velocità angolare richiesta è piuttosto piccola e può essere facilmente fornita dai moderni telescopi.

• Anche se la stella (o qualsiasi altro oggetto di interesse) passa sotto l'orizzonte, il telescopio può semplicemente continuare il suo lavoro il giorno successivo, raccogliendo più fotoni. Naturalmente, altri telescopi possono prendere il posto di questo, ma il risultato finale è lo stesso, raccogliendo più fotoni.

Diciamo che esci in una calda giornata estiva, sdraiati e guardi le stelle. Per qualche motivo riesci a non addormentarti, mentre guardi solo una stella per tutta la notte. Non avrai problemi a puntare gli occhi su questa stella (tranne che per le palpebre che cadono), come se non fosse un problema puntare un telescopio su una stella.

Modifica: curiousdannii ha ragione, non ho spiegato come. Lo farò ora: esiste una macchina chiamata motore, o motore, o motore, che converte l'energia elettrica in energia di movimento. Con un po 'di ingegneria, puoi usare questa energia di movimento per girare il telescopio.

Le antenne intelligenti sono già in funzione e ora anche la formazione di raggi controllata da software è praticamente in uso.

Pertanto, anche a questa altissima velocità di rotazione della terra, il tracciamento delle stelle a grandi distanze non è così difficile.

Anche gli algoritmi di acquisizione e compressione dei dati ad alta velocità sono lì per aiutarti. Quindi è stato con l'aiuto dell'ingegneria di controllo è stato possibile puntare su uno specifico oggetto celeste.