Радиотелескоп РТ-32

Основным элементом каждой радиоастрономической обсерватории комплекса «Квазар-КВО» является полноповоротный прецизионный радиотелескоп с диаметром главного зеркала 32 м), который во многих отношениях является оптимальным при осуществлении астрометрических и геодинамических наблюдательных программ.

Система облучения радиотелескопа построена по модифицированной схеме Кассегрена с главным квазипараболическим зеркалом с фокусным расстоянием 11,4 м и вторичным зеркалом, диаметром 4 м и имеющим одну плоскость симметрии.

Подвеска контррефлектора дает возможность перемещать его по трем осям - двум в плоскости симметрии, параллельной раскрыву зеркала, одной - вдоль оси главного зеркала, а также вращать его вокруг фокальной оси. Вторичное зеркало фокусирует принимаемое излучение в стороне от электрической оси антенны, и при его вращении фокальная точка описывает окружность. На этой окружности располагаются рупорные облучатели для разных длин волн, и, таким образом, быстрый переход с одной волны на другую осуществляется простым поворотом вторичного зеркала на заданный угол. Рупора герметизированы радиопрозрачной пленкой и внутри них поддерживается небольшое избыточное давление сухого воздуха, подаваемого стойкой воздухонаполнения, размещенной в подзеркальной кабине радиотелескопа.

Движение антенны по азимуту осуществляется по рельсовому кольцевому пути диаметром 40 метров. По углу места движение антенны осуществляется с помощью зубчатого венца. Для обеспечения наблюдений быстро движущихся радиоисточников, а также для быстрого переброса антенны с одного радиоисточника на другой по азимуту и углу места, используются приводы большой скорости (до 1.6 °/с и 0.5 °/с), а для сопровождения радиоисточников с высокой точностью (<10 угл. секунд) – приводы малой скорости.

Основные механические характеристики антенны

Отсчетными устройствами угловых координат при наведении антенны являются индуктосины, размещенные на валах подшипников угломестного и азимутального вращения. Соосно с колонной азимутальных индуктосинов находится оголовок закрепленной в земле сваи, фиксирующий центр вращения радиотелескопа - его геодезический центр.

Цифровая система контроля и управления радиотелескопом, разработанная на базе промышленного компьютера под управлением операционной системы Linux, обеспечивает наблюдения медленных (естественных) и быстрых (искусственных) радиоисточников с точностью не хуже 2 секунд дуги. Цифровая система реализует алгоритм управления («ПИ-алгоритм»), благодаря которому радиотелескоп с массой более 700 тонн движется плавно и без автоколебаний системы.

Основным аппаратным средством радиотелескопа, обеспечивающим его чувствительность по потоку, является высокочувствительный криогенный приемный СВЧ-комплекс. Он представляет из себя пять двухканальных (правой и левой поляризаций) приемных устройств на волны 1.35см., 3.5см., 6.2см., 13см. и 18-21см. Для высокоточных позиционных наблюдений в радиоинтерферометрическом режиме используются приемники на волны 3.5см и 13см (X- и S-диапазоны). В этих диапазонах осуществляется одновременный прием с помощью совмещенного облучателя в виде синфазного биконического рупора.

Приемники на волны 13 см и 3.5 см

Приемники на волны 18 - 21 см

Для реализации низких шумовых температур системы «радиотелескоп-радиометр» усилительные устройства приемников всех диапазонов располагаются в криостате и охлаждаются до температуры 20 К («водородный уровень»). Для криостатирования усилителей используются двухступенчатые микрокриогенные системы замкнутого цикла, расположенные в кабине компрессорных установок. В вакуумной полости криостата, помимо собственно усилителей, выполненных на НЕМТ-транзисторах, расположена часть входных трактов (поляризаторы, анализаторы и вентили), что позволяет снизить шумовую температуру приемников практически до предельно низкого уровня. Шумовые температуры приемных устройств на фланцах криоблока составляют от 8 К на волнах 21/18 см и 6 см до 20 К на волне 1.35 см.

В надзеркальной кабине размещена коммутационная матрица, на входе которой подключены 10 радиочастотных кабелей промежуточной частоты от 5 приемников (с левой и правой поляризациями), а на выходе - 4 канала промежуточной частоты, позволяющие передавать сигналы X- и S-диапазонов или других диапазонов в двух поляризациях через коммутационный шкаф в пультовой обсерватории.

Коммутационная матрица

Коммутационный шкаф

Система частотно-временной синхронизации разработана как единая интегрированная система и состоит из:

• хранителя времени и частоты на базе водородных стандартов частоты;
• средств временной привязки (тайминга) РСДБ наблюдений по сигналам спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС с точностью не хуже 50нс на базе ГНСС приемника ПС-161 (производства РИРВ);
• буферных усилителей опорных сигналов 5МГц и фазостабильных линий их передачи;
• аппаратуры контроля и измерения параметров высокостабильных сигналов;
• комплекта синхронизируемых СВЧ-гетеродинов с частотами 1.26, 2.02, 4.5, 8.08 и 22.92 ГГц;
• средств фазовой калибровки приемопреобразующего тракта на базе генератора пикосекундных импульсов с длительностью 25-50 пс, амплитудой около 1В и частотой следования 1МГц и системы контроля электрической длины кабеля.

Шкала времени обсерватории формируется при помощи прибора Ч7-37, который синхронизируется высокостабильным сигналом 5 МГц от водородного стандарта частоты. Для контроля расхождения местной шкалы времени (T обсерватории) и UTC используется GPS/ГЛОНАСС приемник типа ПС161 (производства РИРВ).

Система преобразования, форматирования и регистрации радиометрических и радиоинтерферометрических сигналов работает в базовой полосе промежуточных частот 100-1000 МГц.

Радиометрический модуль, содержащий четыре измерительных канала, соединенных через многоканальный аналого-цифровой преобразователь напряжения с процессором управления, дает возможность проводить точные радиометрические измерения одновременно в двух диапазонах частот по двум поляризациям радиоизлучения. Модуль работает как в модуляционном радиометрическом режиме, так и в режиме компенсационной радиометрии, совместимом с радиоинтерферометрическими наблюдениями.

Регистрация сигналов в радиоинтерферометрическом режиме обеспечивается системой записи Mark5B+ на магнитные диски (Mark5B+ — 2Гбит/c). В обсерватории используется отечественная система преобразования сигналов Р1002М, промышленный образец которого был настроен, испытан и запущен в эксплуатацию в 2011 г.