Реферат: Радиотехника и космос

Áîëüøèå âîçìîæíîñòè ðàäèîëîêàöèè îáíàðóæè­ëèñü ïðè íàáëþäåíèè òàê íàçûâàåìîé ëèáðàöèè Ëóíû. Ïîä ýòèì òåðìèíîì àñòðîíîìû ïîíèìàþò ñâîåîáðàç­íûå «ïîêà÷èâàíèÿ» ëóííîãî øàðà, âûçâàííûå îò÷àñòè ãåîìåòðè÷åñêèìè ïðè÷èíàìè (óñëîâèÿìè âèäèìîñòè), îò÷àñòè ïðè÷èíàìè ôèçè÷åñêîãî õàðàêòåðà. Áëàãîäàðÿ ëèáðàöèè çåìíîé íàáëþäàòåëü âèäèò íå ïîëîâèíó, à îêîëî 60% ëóííîãî øàðà. Çíà÷èò, ëèáðàöèÿ ïîçâîëÿ­åò íàì èíîãäà «çàãëÿäûâàòü» çà êðàé âèäèìîãî ëóí­íîãî äèñêà è íàáëþäàòü ïîãðàíè÷íûå ðàéîíû îáðàò­íîé ñòîðîíû Ëóíû.

Ïðè «ïîêà÷èâàíèè», èëè ëèáðàöèè, Ëóíû îäèí åå êðàé ïðèáëèæàåòñÿ ê íàáëþäàòåëþ, à äðóãîé óäà­ëÿåòñÿ. Ñêîðîñòü ýòîãî äâèæåíèÿ î÷åíü ìàëà — ïî­ðÿäêà 1ì/ñåê, ÷òî ìåíüøå äàæå ñêîðîñòè ïåøåõîäà. Íî ðàäèîëîêàòîð ñïîñîáåí, îêàçûâàåòñÿ, îáíàðóæèòü è òàêèå ñìåùåíèÿ.

Ðàäèîëîêàòîð

ïîñûëàåò íà

Ëóíó âîëíû

îïðå­äåëåííîé

äëèíû.

Åñòåñòâåííî,

÷òî è

îòðàæåííûé

радиосигнал будет обладать той же длиной волны. Можно сказать, что радиоспектр

отраженного сигнала представляет собой одну определенную «радиолинию».

Если бы Луна не «покачивалась» относительно земного наблюдения, радиоспектры

посланного и отраженного импульса были бы совершенно одинаковыми. На самом же

деле разница, хотя и небольшая, все же есть. Радиоволна, отразившаяся от того

края Луны, который приближается к земному наблюдателю, по принципу Доплера

будет иметь несколько большую частоту и, следовательно, меньшую длину, чем

радиоволна, посланная на Луну. Для другого удаляющегося края Луны должен

наблюдаться противоположный эффект. В результате «радиолиния» в радиоспектре

отраженного импульса будет более широкой, растянутой, чем «радиолиния»

посланного импульса. По величине расширения можно вычислить скорость удаления

краев Луны. Этим же методом можно определить периоды вращения планет вокруг

оси и скорости их движения по орбите.

Раньше требовались многолетние высокоточные оптические наблюдения Луны, чтобы

затем после долгих вычислений получить величину либрации. Радиолокаторы

решили эту задачу, так сказать, непосредственно и несравненно быстрее.

При каждом измерении пользуются некоторым эталоном — меркой, употребляемой

как единица длины. Для измерений на земной поверхности таким эталоном служит

метр. Для астрономии расстояние ни метр, ни даже километр не являются вполне

подходящей единицей масштаба — слишком уж велики расстояния между небесными

телами. Поэтому астрономы употребляют вместо метра гораздо более крупную

единицу длины. Называется она «астрономической единицей» ( сокращенно

«а.е.»). По определению астрономическая единица равна среднему расстоянию от

Земли до Солнца. Чтобы связать астрономические измерения длины с чисто

земными мерками расстояний, астрономическую единицу в конечном счете

сопоставляют с метром — выражают астрономическую единицу в метрах или

километрах.

Во времена Иоганна Кеплера (17 век) величину астрономической единицы еще не

знали — она впервые была найдена только век спустя. Не были известны и

расстояния от Солнца до других планет Солнечной системы. Тем не менее, третий

закон Кеплера гласит, что «квадраты времен обращения планет вокруг Солнца

относятся между собой как кубы их средних расстояний до Солнца». Каким же

образом, не зная расстояний планет до Солнца, Кеплер мог открыть этот важный

закон?

Весь секрет, оказывается, в том, что не зная абсолютных (выраженных в

километрах) расстояний планет до Солнца, можно сравнительно просто из

наблюдений вычислить их относительные расстояния, то есть узнать, во сколько

раз одна планета дальше от Солнца, чем другая.

Зная же относительные расстояния планет от Солнца, можно сделать чертеж

Солнечной системы. В не будет хватать только одного — масштаба. Если бы можно

было указать, чему равно расстояние в километрах между любыми двумя телами на

чертеже, то, очевидно, этим самым был бы введен масштаб чертежа, и в единицах

данного масштаба сразу можно было бы получить расстояние всех планет до

Солнца.

До применения радиолокации среднее расстояние от Земли до Солнца, то есть

астрономическая единица, считалось равным 149504000 км. Эта величина

измерена не абсолютно точно, а приближенно с ошибкой в 17000 км в ту

или другую сторону.

Некоторых такая ошибка может ужаснуть. С этой точки зрения расстояние от Земли

до Солнца измерено очень точно — относительная ошибка не превышает сотых долей

процента. Но постоянное стремление к повышению точности характерно для любой

точной науки . Поэтому можно понять астрономов , когда они снова и снова

уточняют масштаб Солнечной системы и

ñòðåìÿòñÿ

ïðèìåíèòü

ñàìûå

ñîâåðøåííûå

ìåòîäû äëÿ

èçìåðåíèÿ

àñòðîíîìè÷åñêîé

åäèíèöû. Âîò

òóò-òî è

ïðèõîäèò íà

ïîìîùü

ðàäèîàñòðîíîìèÿ.

Ñîâåðøåííî î÷åâèäíî, ÷òî ðàäèîëîêàöèÿ ïëàíåò èç-çà èõ óäàëåííîñòè íåñðàâíåííî òðóäíåå ðàäèîëî­êàöèè Ëóíû. Íå çàáóäüòå, ÷òî ìîùíîñòü ðàäèîýõà ïàäàåò îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ÷åòâåðòîé ñòåïåíè ðàññòîÿíèÿ, òî åñòü î÷åíü ñèëüíî. Íî ñîâðåìåííàÿ ðàäèîòåõíèêà ïðåîäîëåëà è ýòè òðóäíîñòè.

 ôåâðàëå 1958 ãîäà àìåðèêàíñêèìè ó÷åíûìè âïåðâûå ïðîâåäåíà ðàäèîëîêàöèÿ áëèæàéøåé èç ïëà­íåò—Âåíåðû, à â ñåíòÿáðå òîãî æå ãîäà ïîéìàíî ðàäèîýõî îò Ñîëíöà.

Âî âðåìÿ ðàäèîëîêàöèè Âåíåðà íàõîäèëàñü â 43 ìèëëèîíàõ êèëîìåòðîâ îò Çåìëè. Çíà÷èò, ðàäèîâîëíå òðåáîâàëîñü ïðèìåðíî 5 ìèíóò äëÿ ïóòåøåñòâèÿ «òóäà è îáðàòíî». Ñèãíàëû ïîäàâàëèñü â òå÷åíèå 4 ìèíóò 30 ñåêóíä, à ñëåäóþùèå 5 ìèíóò «ïîäñëóøèâàëîñü» ðàäèîýõî. Äëèòåëüíàÿ ïîñûëêà ðàäèîñèãíàëîâ áûëà âûçâàíà íåîáõîäèìîñòüþ—ïðè êîðîòêîì èìïóëüñå åäèíè÷íîå îòðàæåíèå îò Âåíåðû íå ìîãëî íàáëþ­äàòüñÿ.

Äàæå ñ òàêèìè óõèùðåíèÿìè ðàçîáðàòüñÿ â ïðè­íÿòûõ ðàäèîñèãíàëàõ áûëî íåëåãêî. Êðàéíå ñëàáûå, îòðàæåííûå îò Âåíåðû ðàäèîâîëíû ìàñêèðîâàëèñü ñîáñòâåííûìè øóìàìè ïðèåìíîé àïïàðàòóðû. Òîëüêî ýëåêòðîííûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû ïîñëå ïî÷òè ãîäîâîé îáðàáîòêè íàáëþäåíèé íàêîíåö äîêàçàëè, ÷òî ðàäèîëîêàòîð âñå-òàêè ïðèíÿë î÷åíü ñëàáîå ðà­äèîýõî îò Âåíåðû. Ïîñëå ïåðâîãî óñïåõà ðàäèîëîêà­öèÿ Âåíåðû áûëà ïîâòîðåíà åùå íåñêîëüêî ðàç.

Ðàäèîýõî îò Âåíåðû ïîëó÷èëîñü â 10 ìèëëèîíîâ ðàç áîëåå ñëàáûì, ÷åì ðàäèîýõî îò Ëóíû. Íî ðàäèî­ëîêàòîðû åãî âñå-òàêè ïîéìàëè—òàêîâ ïðîãðåññ ðà­äèîòåõíèêè çà êàêèå-íèáóäü äâåíàäöàòü ëåò.

Ãîðàçäî

áîëåå

óâåðåííî è ñ

ëó÷øèìè

ðåçóëüòàòà­ìè

ïðîâåëè

ðàäèîëîêàöèþ

Âåíåðû â

àïðåëå 1961 ãîäà

ñîâåòñêèå

ó÷åíûå. Ïî èõ

äàííûì

óäàëîñü

óòî÷íèòü

âåëè­÷èíó

àñòðîíîìè÷åñêîé

åäèíèöû.

Îêàçàëîñü,

÷òî Ñîëí­öå

íà 95 300 êì

äàëüøå îò

Çåìëè, ÷åì

äóìàëè äî

òåõ ïîð, è

àñòðîíîìè÷åñêàÿ

åäèíèöà

ðàâíà 14959930001.

Îøèáêà â

ýòîì

èçìåðåíèè

íå ïðåâûøàåò

2000 êì â òó èëè

äðóãóþ

ñòîðîíó, ÷òî

ïî

îòíîøåíèþ ê

èçìåðåííîìó

ðàññòîÿíèþ

ñîñòàâëÿåò

âñåãî ëèøü

òûñÿ÷íûå

äîëè

ïðîöåíòà!

Òåïåðü âåëè÷èíó àñòðîíîìè÷åñêîé åäèíèöû çíàþò åùå òî÷íåå, ÷òî ïîçâîëÿåò ñ ìåíüøèìè îøèáêàìè âû÷èñëÿòü òðàåêòîðèè êîñìè÷åñêèõ ðàêåò, à ýòî èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ ìåæïëàíåòíûõ ïóòåøåñòâèé.

Ñîëíöå äëÿ ðàäèîëîêàòîðà ãîðàçäî áîëåå êðóïíàÿ öåëü, ÷åì Âåíåðà. Íî çàòî Ñîëíöå—ñàìî ìîùíûé èñòî÷íèê êîñìè÷åñêèõ ðàäèîâîëí. ×òîáû ýòè ðàäèî­âîëíû íå «çàãëóøèëè» ðàäèîýõî, îòðàæåííûé îò Ñîëíöà ðàäèîñèãíàë äîëæåí áûòü ïî êðàéíåé ìåðå â ñòî ðàç ñèëüíåå ñèãíàëà, îòðàæåííîãî îò Âåíåðû.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8