Loading AI tools
радіотелескоп в обсерваторії Джодрелл-Бенк в графстві Чешир в Англії З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Лавеллівський телескоп (англ. Lovell Telescope, /ˈlʌvəl/) — радіотелескоп в обсерваторії Джодрелл-Бенк поруч з селом Густрі[en] в графстві Чешир на північному заході Англії. На момент завершення будівництва в 1957 році телескоп діаметром 76,2 м був найбільшим параболічним повноповоротним радіотелескопом у світі[2]. Зараз він третій за величиною після телескопа Грін-Банк у США та Еффельсберзького телескопа в Німеччині[3].
 | |
| На честь | Бернард Лавелл[1] |
|---|---|
| Частина від | Обсерваторія Джодрелл Бенк, MERLIN і Європейська РНДБ-мережа |
| Розташування | обсерваторія Джодрелл-Бенк, Велика Британія |
| Координати | 53°14′10″ пн. ш. 2°18′26″ зх. д. |
| Організація | Jodrell Bank Centre for Astrophysics |
| Збудовано | 1952—1957 |
| Перше світло | 2 серпня 1957 |
| Стиль телескопа | радіотелескоп |
| Кількість телескопів | альт-азимутальне монтування і parabolic reflectord |
| Діаметр | 76,2±0,3 м |
| Збиральна площа телескопа | 4 560±1 м² |
| Фокусна відстань | 29±0.1 м |
| Монтування | альт-азимутальне |
| Вебсайт | jodrellbank.manchester.ac.uk |
 | |
 Лавеллівський телескоп у Вікісховищі | |
Спочатку він був відомий як 250-футовий телескоп або радіотелескоп в Джодрелл-Бенк, потім близько 1961 року його стали називати Марк І (тоді обговорювались майбутні телескопи Марк II, III і IV)[4]. Назву «Лавеллівський телескоп» він отримав 1987 року на честь Бернарда Лавелла[5]. Телескоп є частиною радіоінтерферометра MERLIN і Європейської РНДБ-мережі.
Лавеллівський телескоп зробив ряд важливих відкриттів. Він відкрив першу гравітаційну лінзу й перші астрофізичні мазери, брав участь у відкритті мілісекундних пульсарів і виявленні першого кільця Ейнштейна. В перше десятиліття своєї роботи радіотелескоп також активно використовувався для відстеження космічних апаратів і забезпечення зв'язку з ними.
Бернард Лавелл і Чарльз Газбенд отримали лицарські звання за їх роль у створенні телескопа[6]. Телескоп є пам'яткою архітектури[en] І категорії (1988)[7][8]. Він переміг в онлайн-конкурсі BBC на головну «Неоспівану пам'ятку» Великої Британії (2006)[9]. Разом з усією обсерваторією внесений до Світової спадщини ЮНЕСКО (2019)[10].
Бернард Лавелл побудував Транзитний телескоп у Джодрелл-Бенк наприкінці 1940-х років. Це був радіотелескоп діаметром 66 метрів, який був спрямований тільки вертикально вгору; наступним логічним кроком було побудувати телескоп, який міг спостерігати всі частині неба, щоб мати можливість досліджувати більше джерел та наводитись на кожне з них протягом тривалішого часу. Транзитний телескоп спроєктували й побудували астрономи, які його використовували, однак повноповоротний телескоп мали проєктувати й будувати професійні інженери. Отже, перше завдання полягало в тому, щоб знайти інженера, готового виконати цю роботу. Зрештою, за цю роботу взявся Чарльз Газбенд[en], з яким Лавелл вперше зустрівся 8 вересня 1949 року[11][12].
Два підшипникові вузли з 15-дюймових (38-см) гармат були куплені задешево в 1950 році; вони походили з лінкорів Першої світової війни HMS Revenge і HMS Royal Sovereign (05), які в той час розбирали[13]. Підшипники стали двома основними підшипниками для обертання телескопа по висоті, і пов'язані з ними частини телескопа проєктувались під них[14]. Газбенд представив перші креслення запропонованого гігантського повноповоротного радіотелескопа в 1950 році. Після уточнення ці плани докладно викладено в «Синій книзі»[15], яка була представлена Департаменту науково-промислових досліджень Великої Британії 20 березня 1951 року[16]. Пропозицію було схвалено у березні 1952 року[17].
Будівництво почалося 3 вересня 1952 року[18]. Фундамент телескопа був заглиблений в землю на 27 метрів, а його будівництво було завершено 21 травня 1953 року[19][20]. Після цього до середини березня 1954 року будували подвійну залізничну колію, доки не досягли необхідної точності[21][22]. Центральний шарнір був доставлений на місце 11 травня 1954 року[23], а останній візок — у середині квітня 1955 року[24].
Чаша телескопа спочатку повинна була мати сітчасту поверхню для спостереження на довжинах хвиль від 1 до 10 метрів (частоти від 30 до 300 МГц)[25]. Її замінили на сталеву поверхню, щоб телескоп міг спостерігати на лінії водню 21 см, яка був виявлена в 1951 році[26]. Крім того, в лютому 1954 року Лавелл обговорив з представниками Міністерства авіації можливість залучення додаткових коштів для підвищення точності чаші радіотелескопа. Це дало б можливість застосовувати її на сантиметрових довжинах хвиль — для досліджень для цілей Міністерства, а також «інших цілей». Хоча фінансування від міністерства зрештою не вдалося отримати, процес планування просунувся достатньо далеко, і це підвищення точності все-таки запровадили[27].
Телескоп побудовано так, що чашу можна повністю перевернути. Спочатку передбачалося використовувати рухомі вежі біля основи телескопа, щоб міняти ресивери у фокусі[28]. Однак, рухливу вежу так і не побудували через фінансові труднощі і те, що значна частина приймальної апаратури була поміщена в основу телескопа, а не в фокус[28]. Замість цього, приймачі були встановлені на 15-метрових сталевих трубах, які були встановлені у верхню частину повітряної вежі, коли чаша була перевернута. Кабелі ресиверів провели всередині цих труб, і потім підключили, коли телескоп був направлений в зеніт. Приймальні пристрої могли бути поміщені або в невелику підвішену лабораторію безпосередньо під поверхнею, або в приміщеннях на вершинах двох веж, біля основи балок, або в будівлі системи управління[29].
Телескоп вперше був зрушений 3 лютого 1957 року: на 1 дюйм[30]. 12 червня 1957 року його було вперше переміщено азимутально під дією електродвигуна[31]. Чаша вперше була нахилена за допомогою електродвигунів 20 червня 1957 року[31]. До кінця липня того ж року поверхня чаші була завершена[32]. 2 серпня 1957 року телескоп отримав перше світло - зробив дрифтове сканування Чумацького Шляху на частоті 160 МГц, з чашею в зеніті[33]. Телескоп був вперше контрольований із залу управління 9 жовтня 1957 року[34][35] за допомогою спеціально створеного аналогового комп’ютера[26].
Будівництво телескопа обійшлось значно дорожче за заплановану вартість, в першу чергу через значне здорожчання сталі під час будівництва. Оригінальний грант для будівництва телескопа надійшов спільно від Фонду Наффілда[en] та уряду; ця сума склала £335 000[17]. Уряд збільшив свою частку фінансування у кілька разів в міру росту вартості; інші гроші надійшли з приватних пожертв. Заключна частина боргу за будівництво телескопа, £50 000, була погашена за рахунок лорда Наффілда[en] і Фонду Наффілда 25 травня 1960 року[36] (почасти через ранню, дуже публічну роль телескопа у відстеженні космічних зондів; див. нижче), і обсерваторія Джодрелл-Бенк була перейменована в Радіоастрономічні лабораторії Наффілда. Остаточна загальна вартість телескопа склала £700 000[37].
Незабаром після того, як телескоп був закінчений, Лавелл і Газбенд почали розглядати ідею модернізації телескопа так, щоб він мав точнішу поверхню й управлявся за допомогою цифрового комп'ютера. Плани цієї модернізації були розроблені Husband and Co. і представлені Лавеллу в квітні 1964 року[38]. Ці плани стали нагальнішими, коли у вересні 1967 року в системі приводу підйому виявили тріщини через втому металу. Телескоп був розрахований на термін експлуатації до 10 років, і Газбенд попереджав про втрату міцності телескопа з 1963 року. Поява тріщин від втоми металу була першою з проблем, які загрожували зупинити роботу телескопа. Без належного ремонту система підйому могла б вийти з ладу та заклинити[39]. Тому телескоп відремонтували й модернізували, і в оновленій версії він отримав назву Марк ІА. 8 липня 1968 року Науково-дослідницька рада оголосила про виділення £400 000 для модернізації телескопа[40][41]. Модернізація була проведена в три етапи: етап 1 тривав з вересня 1968 по лютий 1969 року[42], етап 2 - з вересня по листопад 1969 року[43], етап 3 - з серпня 1970 по листопад 1971[44].
На першому етапі було додано внутрішню колію, яка мала прийняти третину ваги телескопа[42][45]. На другому етапі, зовнішня колія, яка почала руйнуватися та просідати, була наново перекладена. Крім того, на цьому етапі були додані чотири візки на внутрішню колію, а на наявних візках зовнішньої колії проведено капітальний ремонт[43][45].
Найбільші зміни відбулися на третьому етапі. Поверх старої поверхні чаші була побудована нова, точніша поверхня, що означало розширення робочого діапазону телескопа до хвиль завдовжки 6 см[25]. Також була додана центральна опора, встановлена нова комп'ютерна система управління (повторне використання комп'ютера Ферранте Аргус 104 від радіотелескопа Марк II), відремонтовані тріщини втоми в конусах, які з'єднували чашу з вежами, а центральна антена подовжена і посилена[44][45]. У січні 1972 року через аварію підйомника загинув один інженер і зазнав серйозних поранень другий[46].
Модернізація до Марк ІА була офіційно завершена 16 липня 1974 року, коли телескоп було передано Манчестерському університету. У зв'язку зі збільшенням вартості сталі під час оновлення, остаточна вартість модернізації склала £664 793,07[47].
Під час бурі 2 січня 1976 року вітер швидкістю близько 140 км/год майже знищив телескоп. Вежі викривились, а один із підшипників, який поєднував чашу з вежами, висковзнув. Після дорогого ремонту до веж були додані діагональні розпірки, щоб не допустити повторення такої аварії в майбутньому[45].
До 1990-х років поверхня телескопа сильно проіржавіла. У 2001—2003 роках телескоп відшліфували, що підвищило його чутливість на частоті 5 ГГц уп'ятеро. На поверхні було використано метод голографічного профілювання, так що поверхня оптимально працює на довжині хвилі 5 см (тоді як раніше поверхня була оптимізована для довжини хвилі 18 см)[48]. Була встановлена нова система двигунів, яка забезпечує значно вищу точність наведення. Зовнішня колія була реконструйована, а фокусна вежа була укріплена, щоб витримати важчі приймачі[49].
У 2007 році телескоп потребував нового колісного приводу, оскільки одне з 64 оригінальних коліс тріснуло; у 2008 році знадобилась ще одна нова сталева шина, коли тріснуло друге колесо. Це були єдині дві заміни коліс з початку роботи в телескопа у 1957 році[50].
| Маса телескопа: | 3 200 т[51] |
| Маса чаші: | 1 500 т[51] |
| Діаметр чаші: | 76,2 м[51] |
| Площа поверхні чаші: | 5 270 м²[51] |
| Площа збору чаші: | 4 560 м²[51] |
| Висота осі: | 50,5 м[51] |
| Максимальна висота над землею: | 89,0 м[51] |
| Радіус колісних ригелів: | 38,5 м[51] |
| Зовнішній діаметр колії: | 107,5 м[51] |
| Кількість фарби на 3 шари покриття чаші: | 5300 л[51] |
| Потужність азимутального приводу | Два електродвигуни по 50 кінських сил, один біля підніжжя кожної башти[52] |
| Максимальна швидкість | 15 градусів на хвилину по азимуту 10 градусів на хвилину по висоті[52] |
Телескоп почав працювати влітку 1957 року, якраз під час запуску Супутника-1, першого у світі штучного супутника. Хоча передача від Супутника легко могла влювлюватись побутовим радіо, Лавеллівський телескоп був єдиним телескопом, здатним відстежувати радаром ракету-носій «Супутника»; телескоп вперше зафіксував ракету незадовго до опівночі 12 жовтня 1957 року[53][54][55][56]. Він також виявив ракету-носій «Супутника-2» відразу після опівночі 16 листопада 1957 року[57].
Телескоп також взяв участь у деяких ранніх роботах із супутникового зв'язку. У лютому та березні 1963 року телескоп передавав сигнали через Місяць і «Ехо-ІІ» (кулеподібний супутник-відбивач на висоті 750 кілометрів) до обсерваторії Зимьонки в СРСР. Також через Джодрелл-Бенк передавали деякі сигнали із США в СРСР[58].
Лавеллівський телескоп був використаний для відстеження радянських і американських зондів, спрямованих на Місяць наприкінці 1950-х і на початку 1960-х років. З американських космічних зондів, телескоп відстежував «Піонер-1» з 11 по 13 листопада 1958 року[59][60], «Піонер-3» у грудні 1958 року[61] і «Піонер-4» в березні 1959 року[62]. Телескоп відстежував «Піонер-5» з 11 березня по 26 червня 1960 року і використовувався для передачі команд на зонд, у тому числі для відділення зонда від ракети-носія та для увімкнення потужнішого передавача, коли зонд віддалився на 12,9 млн км. Телескоп також отримував дані від «Піонер-5», бо той час був єдиним телескопом у світі, здатним робити це[63]. Останній сигнал був прийнятий від зонда на відстані 36,2 млн км 26 червня 1960 року[61].
Телескоп також відстежував радянські місячні зонди. Спроба відстежити «Луну-1» не вдалася[64]. Телескоп успішно відстежував «Луну-2» з 13 по 14 вересня 1959 року, коли вона зіштовхнулася з Місяцем[65]. Потім телескоп відстежував «Луну-3» на початку жовтня 1959 року[66]. У лютому 1966 року телескоп відстежив «Луну-9» — перший космічний апарат, що здійснив м'яку посадку на Місяць. Телескоп приймав його факсимільну передачу фотографій з поверхні Місяця. Фотографії були відправлені в британську пресу і надруковані раніше, ніж їх оприлюднив СРСР (зонд передавав в міжнародному форматі передачі зображень, — ймовірно, спеціально, щоб збільшити шанси на приймання)[67].
У квітні 1966 року телескоп відстежив «Луна-10», радянський супутник, виведений на орбіту навколо Місяця[68], а у вересні 1968 року — «Зонд-5», радянський зонд, який був запущений на Місяць, обернувся навколо нього й повернувся на Землю[69]. Телескоп не відстежував «Аполлон-11», оскільки він у липні 1969 року стежив за «Луною-15» (для відстеження «Аполлона-11» в той час використовували сусідній 15-метровий телескоп в Джодрелл-Бенк)[70][71].
Ймовірно, 19—20 травня 1961 року телескоп реєстрував сигнали від «Венери-1», радянського супутника на шляху до Венери, однак походження цих сигналів не вдалося підтвердити[72]. Кілька років потому, у грудні 1962 року, телескоп відстежив і отримав дані від «Марінера-2»[73]. 18 жовтня 1967 року телескоп отримав сигнали від «Венери-4», радянського зонда до Венери[74].
Телескоп відстежив «Марс-1» в 1962-1963 роках[61], та «Марс-2» і «Марс-3» в 1971 році (серед процесу оновлення телескопа до Марк ІА)[75]. Пізніше він також шукав декілька втрачених марсіанських космічних зондів, у тому числі «Марс Обзервер» НАСА у 1993 році[9], «Марс Полар Лендер» в 2000 році[76] і приземлюваний апарат «Бігль-2» на Марс в 2003 році. Однак він не знайшов будь-якого з них.
У період із квітня 1962 року по вересень 1963 року як тимчасовий захід (поки будувалась військова база повітряних сил Великої Британії Файлінгдейлс[en]) телескоп був у режимі очікування для проєкту «Project Verify» (також відомий під кодовими назвами «Lothario» і «Changlin»). Під час стратегічних тривог, імпульсний передавач, приймач і індикаторне обладнання могли бути підключені до телескопа для сканування відомих радянських пускових майданчиків на предмет пусків міжконтинентальних балістичних ракет або балістичних ракет середньої дальності[77][78]. Під час Карибської кризи в жовтні 1962 року телескоп був непомітно повернутий в бік залізної завіси, щоб за кілька хвилин попередити про будь-які ракети, які могли бути запущені[79].
Коли тільки обговорювалась концепція телескопа, було визначено низку цілей для спостережень. До них належали[15]:
Однак фактичні спостереження, зроблені за допомогою телескопа, дещо відрізняються від цих початкових цілей і викладені в наступних розділах.
Восени 1958 року телескоп був використаний для відбиття «привітів» від Місяця з метою демонстрації у третій Рейтівській лекції[en] Лавелла[80]. Телескоп був також використаний для отримання повідомлень, відбитих від Місяця (радіозв'язок «Земля—Місяць—Земля») у рамках фестивалю до 50-річчя першого руху телескопа[81]. У квітні 1961 року, з допомогою телескопа було отримане радіолокаційне відлуння від Венери, коли планета була на близькій відстані від Землі, що підтвердило вимірювання відстані до планети, зроблені американськими телескопами[82][83].
Радіолінію водню на хвилі 21 см відкрили під час будівництва телескопа, і згодом телескоп переробили, щоб він міг спостерігати на цій частоті. Використовуючи цю лінію випромінювання, можна спостерігати хмари водню в Чумацькому Шляху і в інших галактиках. Наприклад, телескоп виявив велику водневу хмару навколо галактик М81 і М82. Рух цих хмар у напрямку до нас або від нас утворює червоний або синій зсув, дозволяючи виміряти променеву швидкість хмари. Це допомагає дослідити внутрішню динаміку галактик, а також може забезпечити вимірювання швидкості розширення Всесвіту[84].
У 1963 році телескоп виявив випромінювання молекул OH від областей зореутворення та зір-гігантів; це були перші астрономічні мазери[85]. OH-мазери випромінюють на чотирьох частотах близько 18 см, які легко спостерігаються на Лавеллівському телескопі. В рамках програми MERLIN телескоп регулярно використовується для побудови карт мазерних областей[84].
У 1968 році телескоп спостерігав координати нещодавно відкритого пульсара, щоб підтвердити його існування та дослідити дисперсію його сигналів[86]. Він також вперше виявив поляризацію випромінювання пульсарів[87]. Це поклало початок великому обсягу роботи з дослідження пульсарів в Джодрелл-Бенк, яка триває досі[88]. Протягом 30 років після відкриття пульсарів, телескоп виявив понад 100 нових пульсарів (а астрономи з Джодрелл-Бенк виявили близько 2/3 всіх відомих пульсарів, використовуючи Лавеллівський і інші телескопи). За 300 пульсарами ведуть регулярні спостереження за допомогою Лавеллівського телескопа та розташованого поруч 13-метрового телескопа[89].
Телескоп брав участь у відкритті мілісекундних пульсарів[89], а в 1986 році виявив перший пульсар у кулястому скупченні[85] — мілісекундний пульсар в Мессьє 28. У 2006 році результати трирічних спостережень за подвійним пульсаром, PSR J0737−3039, з використанням Лавеллівського телескопа, телескопів обсерваторій Паркса і Грін-Бенк, підтвердили правильність загальної теорії відносності на рівні 99,5 %[90].
У 1972—1973 роках телескоп застосували для детального огляду радіоджерел на обмеженій ділянці неба, до межі його чутливості. Серед каталогізованих об'єктів була перша гравітаційна лінза, яку підтвердили у видимому діапазоні в 1979 році[91], коли за допомогою інтерферометрії між Марком І і Марком II було визначено збіг її розташування з парою слабких блакитних точкових джерел світла[92]. Телескоп також брав участь у виявленні першого кільця Ейнштейна в 1998 році, разом зі спостереженнями, зробленими телескопом «Габбл»[93].
Ранні дослідження розмірів і природи квазарів у 1950-х роках стимулювали розвиток методів інтерферометрії; Лавеллівський телескоп мав перевагу завдяки своїй великій площі збору, що давало можливість швидко провести за його допомогою високочутливі інтерферометричні вимірювання. У результаті телескоп відіграв важливу роль у відкритті квазарів[6].
Інтерферометрія в обсерваторії Джодрелл-Бенк почалася ще до того, як Лавеллівський телескоп був побудований, — з використанням Транзитного телескопа і масиву площею 35 м2 для визначення розмірів радіо-гучних туманностей[94]. Після будівництва Лавеллівського телескопа, масив площею 35 м2 поставили на рухоме кріплення, і, разом із Лавеллівським телескопом, застосовували їх як радіоінтерферометр, у тому числі для визначення двовимірних форм квазарів на небі[95]. Влітку 1961 року був побудований 25-футовий (8 м) параболоїдний телескоп, зроблений з алюмінієвої трубки і встановлений на обертову конструкцію старого військового радара. Разом з Марк І цей телескоп використовувався як керований інтерферометр із роздільною здатністю 0,3 кутової секунди для визначення розмірів деяких квазарів з великим червоним зміщенням (z~0,86)[96].
Коли був збудований телескоп Марк II, він також використовувався як інтерферометр спільно з Лавеллівським телескопом[4]. Разом вони утворювали базову лінію 425 м, що давало роздільну здатність близько 0,5 кутової мінути. Цю пару телескопів використовували для визначення положення слабких радіооб'єктів[97]. Однією з причин будівництва телескопа Марк III було його майбутнє використання як інтерферометра з Марком І для досліджень радіоджерел[98].
Телескоп взяв участь у першому трансатлантичному інтерферометричному експерименті у 1968 році, разом з телескопами Алгонкін і Пентіктон в Канаді[99]. 1969 року Лавеллівський телескоп був вперше використаний як інтерферометр спільно з радіотелескопом Аресібо[85].
У 1980 році Лавеллівський телескоп застосовували як частину нового масиву MERLIN[85] спільно з кількома меншими радіотелескопами, контрольованими з Джодрелл-Бенк. Із базою до 217 км, масив мав роздільну здатність близько 0,05 кутової мінути[97]. Телескоп також використовується у радіоінтерферометрії з наддовгими базами, спільно з телескопами по всій Європі (так звана Європейська РНДБ-мережа), що дає роздільну здатність близько 0,001 кутової секунди. На початку XX століття близько половини часу спостереження телескопа витрачалось на інтерферометрію з іншими телескопами[97].
Телескоп використовувався для перевірки можливого виявлення сигналів позаземного життя, зафіксованих в Аресібо в період з 1998 по кінець 2003 року[100][101]. Жодних сигналів виявлено не було[102].
У лютому 2005 року астрономи, використовуючи Лавеллівський телескоп, виявили галактику VIRGOHI21, яка, здається, майже повністю складається з темної матерії[103].
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
