Wie können wir Radioteleskope auf einen Stern fokussieren, wenn sich die Erde dreht?

In Bezug auf den Stern KIC 8462852 wurde berichtet, dass das SETI-Projekt seine Radioteleskope in Richtung des Sterns drehte, um nach zusätzlichen terrestrischen Funksignalen zu suchen, da der Stern merkwürdige Lichtschwankungen aufwies. Wie können wir ein Radioteleskop von der Erde auf einen Stern richten, der 1480 Lichtjahre entfernt ist, während sich die Erde mit 1675 km / h dreht, und es fokussiert halten oder, im Fall eines Radioteleskops, ausgerichtet halten, um zu versuchen, Radio zu empfangen? Wellen ??

Ein Teil der Antwort, von der ich vermute, dass der ursprüngliche Fragesteller sie benötigt, ist, dass sich die Erde zwar sehr schnell dreht, die Menge, um die sich die Erdoberfläche relativ zu einem astronomischen Objekt bewegt, winzig ist.

Sie setzen also Motoren in die Basis des Teleskops ein, sodass es sich langsam dreht, um das gleiche Stück Himmel zu betrachten. Sie müssen nicht neu fokussieren, da Teleskope Objekte in einer solchen Entfernung betrachten, dass der Fokus keine Rolle spielt. Sie brauchen nichts weiter zu tun, da die Bewegung der Erde gleichmäßig und kontinuierlich ist und es nicht darum geht, wie schnell Sie sich bewegen, sondern darum, wie schnell Sie sich drehen. In unserem Fall ein vollständiger Kreis alle 24 Stunden, was ziemlich langsam ist.

Unendlich fokussieren bedeutet nur, dass Sie den Fokus des Teleskops so einstellen, dass ein unendlich weit entferntes Objekt perfekt fokussiert ist. Es hängt von der Qualität des Teleskops ab, aber der praktische Unterschied zwischen dem Fokus im Unendlichen und dem Fokus in der tatsächlichen Entfernung verschwindet nach einigen Kilometern oder so. In der Entfernung von Sternen gibt es im Wesentlichen überhaupt keinen Unterschied.

Zuerst sprechen Sie davon, das Teleskop auf die Quelle zu richten, nicht auf die Quelle. Teleskope sind im Allgemeinen auf unendlich fokussiert, und es besteht keine Notwendigkeit, die Erdrotation bei der Fokussierung zu kompensieren.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Teleskopstandorts auf der Erde ist ebenfalls nicht direkt relevant, was relevant ist, ist die scheinbare Drehung des Himmels um die Projektion der Erdachse auf den Himmel. Das ist (auf der Nordhalbkugel) die Rotation des Himmels um den Polstern.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit der Erdrotation umzugehen.

1. Verwenden Sie es tatsächlich, um die Quellen zu scannen

2. Fahren Sie das Teleskop so, dass es in die gewünschte Richtung zeigt

3. Verfolgen Sie die Quelle (verwenden Sie mehrere Kanäle, um den Quellfehler aus der Blickrichtung zu messen und fahren Sie das Teleskop auf Null, um den Fehler zu beheben).

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Dies hat wirklich nichts mit Radioteleskopen an sich zu tun, sondern ist allen Teleskopen gemeinsam, auch den optischen.

Da die Lichtgeschwindigkeit so viel höher ist als die Geschwindigkeit des Teleskops, sieht der Stern so aus, als stünde er still, sodass das Teleskop ihn nur verfolgen muss, wenn er sich mit 15 Grad pro Stunde über den Himmel bewegt.

Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch nicht unendlich und es gibt dort einen messbaren Effekt. Wenn Sie in einem Auto fahren, während es regnet und der Regen vorzugsweise auf Ihre Windschutzscheibe trifft, sieht es für Sie so aus, als würde der Regen von einer Stelle vor Ihnen kommen, obwohl er gerade nach unten fällt, und aus diesem Grund, wenn Sie Versuchen Sie, direkt auf die Quelle des Regens zu schauen. Sie neigen Ihren Kopf nach vorne, anstatt direkt nach oben zu schauen. Das gleiche passiert mit Licht von Sternen. Da sich die Erde in ihrer Umlaufbahn dreht und um ihre Achse dreht, sieht es so aus, als käme das Licht aus einer Position, die ein wenig voraus ist. Dies wird als stellare Aberration bezeichnet. Es ist kein großer Effekt, aber es ist groß genug, dass Sie ihn korrigieren müssen, wenn Sie genau herausfinden möchten, wo sich die Sterne befinden.

Es gibt zwei Prozesse, um dies zu verwalten:

Erstens sind die Teleskope (wirklich große Antennen) mechanisch ausgerichtet und bewegen sich so, dass sie den Empfang eines bestimmten Sterns / einer bestimmten Quelle / eines Himmels über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten können.

Mit Ausnahme von Sternen, die sich unmittelbar in der Nähe der Polsterne befinden, wird der Stern schließlich unter den Horizont fallen. In diesem Fall kann das Teleskop / die Antenne nichts mehr empfangen, bis die Quelle wieder über dem Horizont erscheint.

Derzeit gibt es weltweit viele Teleskope / Antennen, die gemeinsam gesteuert werden. Lange bevor ein Stern / eine Quelle / usw. für ein Teleskop unter den Horizont fällt, hat ein anderes Teleskop weiter westlich bereits darauf gerichtet und empfängt dasselbe Signal. Sobald diese Umschaltung erfolgt ist, kann das vorherige Teleskop ein anderes Ziel auswählen - etwas anderes auf der anderen Seite des Planeten, das für das weiter östlich gelegene Teleskop unter den Horizont fällt.

Auf diese Weise:

• Die Teleskope werden ständig benutzt und zeigen auf interessante Dinge
• Dinge, die einer ständigen Überwachung bedürfen, können trotz der weltweiten Wende ohne Unterbrechung überwacht werden
• Wir können jederzeit alles beobachten, solange im Radioteleskop-Netzwerk Zeit zur Verfügung steht
• Durch die gemeinsame Nutzung von Ressourcen können Wissenschaftler die Wissenschaft vollständiger und kostengünstiger betreiben
• Indem zwei oder mehr Teleskope gleichzeitig auf dasselbe Objekt gerichtet sind, können wir das Signal-Rausch-Verhältnis effektiv erhöhen und bessere Daten erhalten - es ist technisch sehr ähnlich zu einer erdgroßen Einzelantenne anstelle von zwei winzigen (relativ) Antennen.
• Mit der zentralen Steuerung eines weltweit teilnehmenden Netzwerks können Wissenschaftler jederzeit und unabhängig von der Position der Erde sehr schnell auf plötzliche Phänomene wie Explosionen reagieren

Die Art und Weise, wie Teleskope arbeiten, ist in der optischen und der Radiowellenlänge ziemlich gleich - die Teleskope sammeln elektromagnetische Strahlung, anstatt sich auf einen Punkt zu konzentrieren. Hierfür gibt es mehrere Gründe. Der Hauptgrund ist, dass die Menge der Photonen, die aus dem interessierenden Bereich zum Teleskop gelangen, ziemlich gering ist.

Um mehr Photonen zu sammeln, muss das Teleskop (oder die Teleskopanordnung) lange Zeit in den interessierenden Bereich „schauen“ - dies wird bei erdgebundenen Teleskopen erreicht, indem die Antennen mechanisch so gesteuert werden, dass sie ausgerichtet sind die gleiche Richtung für eine lange Zeit. Das Prinzip ist im Weltraum so ziemlich dasselbe .

Für den Blick auf KIC 8462852 verwendete SETI das Allen Telescope Arry , ein Satz von 42 Antennen, die den Himmel in Radiowellenlängen abtasten. Das Problem der Erdrotation wird grundsätzlich in zwei Schritten durch (Funk-) Teleskope gelöst.

• Durch Lenken der Antenne (e) wie von der Software festgelegt, so dass die Antenne auf dieselbe Himmelsposition zeigt. Für einen Stern mit ~ 1500 Lichtjahren ist die erforderliche Winkelgeschwindigkeit ziemlich klein und kann leicht von den modernen Teleskopen geliefert werden.

• Selbst wenn der Stern (oder ein anderes Objekt von Interesse) unter dem Horizont vorbeikommt, kann das Teleskop am nächsten Tag einfach seine Arbeit fortsetzen und mehr Photonen sammeln. Natürlich können andere Teleskope dieses übernehmen, aber das Endergebnis ist dasselbe - sie sammeln mehr Photonen.

Nehmen wir an, Sie gehen an einem warmen Sommertag aus, legen sich hin und sehen zu den Sternen auf. Aus irgendeinem Grund schaffst du es nicht einzuschlafen, während du die ganze Nacht nur einen Stern ansiehst. Sie werden keine Probleme haben, Ihre Augen auf diesen Stern zu richten (außer bei fallenden Augenlidern), als wäre es kein Problem, ein Teleskop auf einen Stern zu richten.

Edit: curiousdannii hat recht, ich habe nicht erklärt wie. Ich werde dies jetzt tun: Es gibt eine Maschine namens Motor oder Motorantrieb oder Motor, die elektrische Energie in Bewegungsenergie umwandelt. Mit ein wenig Technik können Sie diese Bewegungsenergie verwenden, um das Teleskop zu drehen.

Die intelligenten Antennen sind bereits in Betrieb, und auch die softwaregesteuerte Strahlformung ist mittlerweile weit verbreitet.

Daher ist die Verfolgung der Sterne in großen Entfernungen selbst bei dieser sehr hohen Drehgeschwindigkeit der Erde nicht so schwierig.

Auch schnelle Datenerfassungs- und Komprimierungsalgorithmen helfen dabei. So war es mit Hilfe der Steuerungstechnik möglich, auf ein bestimmtes Himmelsobjekt zu zeigen.