Радиофизические методы дистанционного зондирования земли, страница 22

В радиоастрономии впервые стали применяться антенны с синтезированной апертурой (РСА). Для удаленных источников наиболее важной проблемой является проблема высокого разрешения, которая не может быть решена сплошными антеннами с большой апертурой, так как аналогично оптическим приборам, использующим зеркала и линзы, появляются разного рода искажения. Использование дифракционных (интерференционных) методов получения непосредственного «полевого» образа, как это делается в голографии, снимает эти проблемы и переносит их с принципиальных физических ограничений в плоскость технических проблем. Если пара антенн с малой апертурой последовательно перемещаются внутри большой апертуры так, что они занимают все возможные положения относительно друг друга (рис. 15), то возникает только техническая проблема согласования (когерентности) фиксируемой информации.

Рис. 15. Схема работы антенной системы апертурного синтеза

В 1962 году было найдено решение для систематического наблюдения за мощными космическими источниками радиоизлучения с помощью радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), как развитие метода РСА. В систему с «независимыми» элементами – антеннами, оснащенными когерентными гетеродинами и системами регистрации сигналов на магнитных носителях с последующей совместной обработкой данных на ЭВМ, были включены атомные стандарты частоты (в то время, аммиачного типа) для осуществления процесса согласования. В этом случае, длина базы не ограничена и угловое разрешение может быть сколь угодно высоким. В настоящее время большое число радиотелескопов различных стран включены в единую сеть РСДБ – наблюдений. Получены фундаментальные научные результаты. Установлено в частности, что квазары – это ядра галактик на разной стадии активности. Обнаружены сложные структуры «ядро – джет». В этой структуре, компактный объект (ядро) является источником релятивистских частиц. Его яркостная температура достигает 10¹²К и ограничена комптоновским рассеянием. Джет представляет собой самофокусирующийся поток релятивистской плазмы. Эти результаты стимулировали теоретические исследования черных дыр, источников их энергий, механизмов генерации релятивистской плазмы и формирования джетов [ИКИ РАН 35 ЛЕТ, Москва 1999].

Методами радиолокации в ближнем космосе и даже в верхних слоях земной атмосферы были обнаружены метеорные потоки мелких частиц. Так на высоте 80 – 100 км от поверхности Земли эти частицы образуют ураганный ветер со скоростью движения частиц около 70 м/с. Мелкие радиометеоры, массы которых лежат в интервале от 0,1 г до 10^-4г исследуются радиотехническими методами, откуда они и получили свое название. Важность наблюдения за космическими телами, хорошо отражающими в радио- и слабо отражающими в оптическом диапазоне длин волн, обусловлена общей проблемой безопасности земной жизни, связанной с падением крупных метеоритов и ядер комет на поверхность Земли. Существование в межпланетном пространстве опасных космических объектов (ОКО), особенно распространенных в среде метеоритных поясов, требует построения прогностических моделей поведения ОКО, в которых должны быть учтены не только крупные, но и мелкие частицы. То, что эта проблема не является надуманной, доказывают следующие факты: самый крупный кратер Коперника на Луне имеет «ударное» происхождение; астероид 1862 (Аполлон) 23 тысячи лет назад прошел мимо Венеры на расстоянии 47 тыс. км и это изменило большую полуось ее орбиты; 2000 год ознаменовался падением на Юпитер крупнейшего метеорита, пролетевшего также и вблизи Земли; существование астроблем («звездных ран») на поверхности Земли, которые  удается находить, в том числе и  методами радиозондирования из космоса, а затем сопоставлять с процессами катастрофических изменений объема биоты (живых организмов) в океанах и на суше. Перечень фактов можно продолжать.

В радиоастрономии, как и в других направлениях прикладной радиотехники, в том числе, при зондировании и локации, наиболее распространены радиометры двух типов: компенсационные и модуляционные. Выходная мощность радиометра с учетом формулы (2.3.1) состоит из мощности, определяемой его собственным шумом и мощности сигнала, принятого антенной и обработанного приемником: , где величина G является полным коэффициентом усиления радиометра.