Как мы ранее упоминали в статье «Как услышать космос?» (ссылка будет в конце), одна из главных задач наблюдательной астрономии — повышение разрешающей способности инструментов, с помощью которых ведутся наблюдения космических объектов. В этом отношении радиоастрономия, исследующая космос в диапазоне радиоволн, на протяжении длительного времени значительно отставала от астрономии оптической.
Это связано с тем, что чем короче длина волны излучения, тем легче добиться более высокой степени разрешения. А, как известно, длина волны видимого света короче длины волны радиодиапазона (длина световых волн составляет миллионные доли сантиметра, а радиоволн — сантиметры и метры).
Разрешающая способность большого оптического телескопа при благоприятных условиях наблюдения может быть такой же как у радиотелескопов с поперечником приемной антенны в сотни километров.
Между тем для изучения структуры космических радиоисточников необходимы гораздо большие разрешения.
Чтобы увеличить разрешающую способность радиотелескопов, наблюдения космического объекта ведутся одновременно двумя детекторами, расположенными на большом расстоянии друг от друга. При таких наблюдениях астрономами используется явление интерференции электромагнитных волн. Сигналы, принимаемые обеими антеннами, передаются на общее приемное устройство, где они подвергаются обработке. Наблюдения на радиоинтерферометре (группе радиотелескопов, объединенных за счет применения принципа интерференции) позволяют получать результаты, эквивалентные радионаблюдениям с помощью одной антенны очень больших размеров.
Разрешающая способность радиоинтерферометра возрастает с увеличением его базы, то есть расстояния, на которое разнесены его антенны.
В современной радиоастрономии применяются не только двухантенные, но и многоантенные интерферометры. Они представляют собой цепочки антенн. В тех случаях, когда радиотелескопы, работающие совместно, находятся на очень больших расстояниях друг от друга, говорят о радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами. Например, сеть VLBA, состоящая из 10 радиотелескопов, расположенных на очень больших расстояниях и контролируемая из Нью-Мексико.
Подобные системы эквивалентны применению сверхгигантских сплошных антенн диаметром в тысячи и более километров. Однако при этом возникает техническая трудность, связанная с передачей сигналов от каждой из антенн на общее приемное устройство. Антенны интерферометров со сравнительно малыми базами соединяются кабелем, проводящим высокочастотные колебания. При больших базах подобный способ неприменим. Дело в том, что сигналы при прохождении по кабелю, даже самому высококачественному, сильно затухают, ослабляются. Кроме того, кабели очень тяжелы, хрупки и дороги. Поэтому о проводном соединении антенн, находящихся на больших расстояниях друг от друга, не стоит и мечтать.
Ученые нашли выход из положения: при радиоастрономических наблюдениях со сверхдлинными базами сигналы, принятые каждым инструментом, записываются на диски, а затем доставляются в одно место и обрабатываются вместе с помощью мощных компьютеров.
Применение радиоинтерферометров со сверхдлинными базами позволило довести разрешающую способность радиоприемных систем до разрешений, превосходящих в десятки тысяч раз способности оптических телескопов.
Если бы такой разрешающей способностью обладал обычный оптический телескоп, то с его помощью можно было бы разглядеть монетку на расстоянии в несколько тысяч километров.
Ярким примером может являться запечатленный в 2014 году сетью радиотелескопов VLBA зонд Вояджер-1, отправленный в далекий космос 46 лет назад и находящийся на тот момент на расстоянии 15 миллиардов километров! Это примерно в 3 раза больше расстояния от Земли до Плутона.
Увы, при создании радиоинтерферометров со сверхдлинными базами ученые ограничены естественными масштабами земного шара.
Однако довольно реальными представляются и проекты создания внеземных интерферометров, где одна из антенн будет расположена, например, на поверхности Луны, а другая на Земле. По мнению многих специалистов, возможности интерферометрии со сверхдлинными базами при дальнейшем совершенствовании измерительной техники принесут наиболее интересные результаты в радиоастрономии обозримого будущего.
Еще больше о принципе работы радиотелескопов можно узнать в первой части этой статьи «Как слушают космос?» .
Статья составлена, вдохновляясь книгой Комарова В.Н. «Занимательная астрофизика», 1984 г.
