Warum sind Radioteleskope so anders geformt als optische Teleskope?

Warum sind Radioteleskope normalerweise nur eine Schüssel mit einem Empfänger darüber, während optische Teleskope einen primären sowie einen sekundären und manchmal sogar einen tertiären Spiegel haben?

Mit anderen Worten, warum haben Radioteleskope nur einen Reflektor, während optische Teleskope bis zu drei oder mehr haben?

In beiden Fällen sollten die gleichen Wellenphänomene wie die Fokussierung auftreten. Ich verstehe also nicht, warum die Geometrie radikal anders wäre. Sie können die tatsächlichen Spiegel einfach durch einen praktischen Festkörper wie Kunststoff ersetzen, der Radiowellen genauso gut reflektiert wie Spiegel optische Wellen.

Sie sind nicht anders. Es gelten die gleichen Grundsätze. Sie könnten sekundäre, tertiäre, quaternäre usw. Spiegel mit Instrumenten jeder Wellenlänge haben, entweder optisch oder radioaktiv oder infrarot usw. Sie könnten auch Instrumente direkt im Hauptfokus platzieren (also keine anderen Spiegel als die primären). mit jeder Art von Instrument - Radio oder Infrarot oder sichtbar oder was auch immer.

Sehen Sie dieses Bild des 5-Meter-Hale-Teleskops auf dem Berg. Palomar - in diesem Fall gibt es keinen Sekundärspiegel, der Betrachter sitzt in einem kleinen Käfig im Hauptfokus und verwendet den Primärspiegel direkt:

Für andere Szenarien verwendet das Hale-Teleskop natürlich Sekundär- und Tertiärspiegel - dies hängt von den Einzelheiten des Teleskops, der Instrumentierung, dem Experiment oder der Forschung ab, die Sie durchführen usw.

Ein Grund, warum viele der großen optischen Teleskope sehr oft zumindest einen Sekundärspiegel haben, ist, dass die in den meisten Fällen bevorzugte Architektur das Ritchey-Chrétien ist , das häufig für die größten professionellen Teleskope ausgewählt wird, da es das Koma beseitigt , eine Aberration, die sich nachteilig auswirkt Astrometrie (mit Koma sind Bilder von Sternen nicht rund, daher ist es schwierig, Winkelabstände zwischen ihnen zu messen). Sie könnten den Primärspiegel eines solchen Teleskops zwar direkt verwenden, aber da es sich um einen konkaven hyperbolischen Spiegel handelt, weist er selbst starke Aberrationen auf und erfordert daher die konvexe hyperbolische Sekundärspiegelung (häufig eine starke Hyperbel mit einer großen Exzentrizität), um die zu korrigieren Aberrationen.

Das oben abgebildete Hale-Teleskop hat eine parabolische Primärseite, daher ist die direkte Verwendung kein Problem.

Auch hier sind alle oben genannten Regeln keine strengen Regeln, sondern nur statistische Beobachtungen.

Einige Radioteleskope haben Instrumente im Fokus, nur weil sie für diesen speziellen Fall geeignet sind. Andere Radioteleskope haben Sekundärspiegel. Auch hier hängt alles davon ab, was Sie erreichen möchten. Zum Beispiel könnte das Arecibo-Radioteleskop entweder im Hauptfokus oder mit einem Sekundärspiegel in einer Gregorianischen Konfiguration verwendet werden - hier ist das Bild mit der Hauptfokusinstrumentierung und dem Gregorianischen Spiegel links:

Im Fall des Arecibo-Oszilloskops werden manchmal die N-ary-Spiegel verwendet, um die Aberration des sphärischen Primärreflektors zu korrigieren. Dies ist jedoch nicht der einzige Grund, warum sie verwendet werden.

Hier ist eine Diskussion , in der verschiedene Architekturen (klassisches Cassegrain versus Ritchey-Chrétien versus anastigmatisches Aplanat) für ein großes Radioteleskop verglichen werden, wobei jeweils verschiedene Design-, Leistungs- und Betriebsprobleme hervorgehoben werden. TLDR: Das klassische Cassegrain ist traditionell für Radioteleskope, aber die RC-Architektur bietet eine bessere Leistung und ist nicht wesentlich schwieriger zu bauen. OTOH, bei RC müssen Sie immer die Sekundärseite verwenden.

Radioteleskope sind in erster Linie anders geformt, weil wir keine Mikrowellen oder Radiowellen sehen können. Optische Teleskope sind so konzipiert, dass es einen Brennpunkt gibt, an dem Sie das Bild sehen und sehen können. Radioteleskope und optische Teleskope funktionieren jedoch tatsächlich sehr ähnlich, und manchmal haben Radioteleskope Sekundärreflektoren.

In einem optischen Teleskop sollen die Sekundärspiegel im Allgemeinen das Licht umlenken und das Bild für Ihr Auge fokussieren. Der Hauptspiegel sammelt das Licht, also die Vergrößerung. Sie können ein großartiges Beispiel dafür mit dem Bild des Newtonschen Teleskops unten sehen (danke, Wikipedia!).

Radioteleskope

Radioteleskope arbeiten tatsächlich auf sehr ähnliche Weise. Der "Teller" -Teil des Teleskops reflektiert die Wellen, genau wie der Primärspiegel im optischen Bereich. Es wird dann am LNB / LNA / Empfänger-Teil empfangen. Sie können sich das als den Brennpunkt vorstellen, an dem sich der Sekundärspiegel im optischen Teleskop befindet.

Darüber hinaus haben Radioteleskope manchmal tatsächlich einen Sekundärreflektor. Ich werde ein Bild eines Radioteleskops im Goldstone Deep Space Communications Complex des NASA Jet Propulsion Laboratory verwenden, um dies zu zeigen (ebenfalls aus Wikipedia). Die "Schale" ist der Primärreflektor, dann wird sie wieder am Sekundärreflektor reflektiert, der von den Metallarmen gehalten wird. Nach der zweiten Reflexion geht das Signal in den Empfänger, der an den Primärreflektor angeschlossen ist.

Einer der Gründe für den Unterschied ist die schiere Anzahl verschiedener verfügbarer optischer (und nahinfraroter) Instrumente. Die meisten professionellen optischen Teleskope verfügen über zwei oder mehr Standardinstrumente (z. B. einen Imager und einen Spektrographen), wobei von Zeit zu Zeit Gastinstrumente hinzugefügt werden können. Einige haben bis zu fünf Standardinstrumente gleichzeitig. Wenn die Instrumente an der Basis des Teleskops montiert sind, ist es viel einfacher, zwischen ihnen zu wechseln (manchmal, wie bei einer Nasmyth-Halterung, indem der Tertiärspiegel einfach um 90 oder 180 Grad gedreht wird), als wenn die Instrumente im Hauptfokus montiert wären .

Siehe zum Beispiel das Bild auf dieser Webseite für das SOAR-Teleskop, das Anschlüsse für fünf verschiedene Instrumente enthält: http://www.lna.br/soar/telescope_e.html