УДК 520.274
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАЗЕМНЫХ РСДБ СТАНЦИЙ ЕВПАТОРИЯ-СИМЕИЗ-ПУЩИНО В ПРОЕКТЕ "РАДИОАСТРОН"
© 2015 г. А. Е. Вольвач1, В. И. Костенко2, М. Г. Ларионов2, Л. Н. Вольвач1, Д. М. Муха3, А. С. Набатов3, А. М. Резниченко3, Б. З. Каневский2, А. В. Коваленко2
Лаборатория радиоастрономии НИИ "Крымская астрофизическая обсерватория" 2Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, г. Москва 3Радиоастрономический институт НАНУкраины, г. Харьков mgl@asc.rssi.ru Поступила в редакцию 16.12.2013 г.
В статье приводятся результаты наземных РСДБ экспериментов, выполненных на частотах проекта "РадиоАстрон", между РСДБ пунктами Симеиз (РТ-22)—Евпатория (РТ-70) и Симеиз (РТ-22)— Пущино (РТ-22).
Б01: 10.7868/80023420615030073
1. ВВЕДЕНИЕ
В 2009, 2010 гг. в рамках миссии "РадиоАстрон" были организованы и проведены наземные РСДБ эксперименты в различных частотных и спектральных модах проекта, а именно, в верхней и нижней боковых полосах приема и в двух круговых поляризациях — правой и левой на длинах волн 1.35 и 6 см с использованием интерферо-метрических пунктов Пущино и Симеиз.
В сентябре 2011 г. совместно АКЦ ФИАН (Москва), НИИ "КрАО" (Симеиз), РИ НАНУ (г. Харьков) и НЦУИКС (Евпатория) провели наземные РСДБ эксперименты с использованием антенн РТ-22 в Симеизе и РТ-70 в Евпатории на длинах волн 6 и 18 см. Интерферометрический пункт в Симеизе ранее был оснащен необходимой аппаратурой и неоднократно участвовал в радио-интерферометрических экспериментах в составе глобальной сети РСДБ и европейской сети БУМ. Он мог быть использован как опорный пункт на базе Симеиз—Евпатория. Длина базы Симеиз-Евпатория составляет около 110 км. Максимальное угловое разрешение на волнах 18 и 6 см в направлении С-Ю равно 0.33 и 0.18 с дуги и в направлении В-З — 1.2 и 0.7 с. Длина базы Пущи-но—Симеиз равнялась 1100 км и максимальное разрешение в направлении С-Ю на длине волны 1.35 см было около одной миллисекунды дуги.
2. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАЗЕМНЫХ РСДБ ТЕСТОВ
Параметры радиотелескопа РТ-22 в Пущино (эффективная площадь, шумы приемной аппаратуры) были хуже, чем в Симеизе, так что по эффективности он мог имитировать бортовой радиотелескоп аппарата Спектр-Р. На РТ-22 в Пущино была
установлена приемная аппаратура, цифровые видеоконверторы и система регистрации РДР-1, водородный стандарт частоты и времени.
На РТ-22 (Симеиз) была проведена модернизация аппаратуры и отработаны современные методы наблюдений необходимые для работы в глобальной РСДБ сети. Радиотелескоп РТ-22 оснащен аппаратурой, необходимой для РСДБ исследований космических объектов в сантиметровом и миллиметровом областях спектра с использованием специализированных высокоскоростных цифровых устройств регистрации данных Марк-5А, Марк-5В+.
РТ-70 в Евпатории имел в составе высокочувствительный приемный комплекс аппаратуры на длины волн 6 см и 18 см, цифровые видеоконверторы и систему регистрации РДР-1. Кроме того, пункты РСДБ в Симеизе и Евпатории были оснащены высокостабильными водородными стандартами частоты с относительной стабильностью частоты 10-14 и привязки местных шкал времени к шкале GPS с погрешностью не хуже 10-8 с.
3. ИНТЕРФЕРОМЕТР СИМЕИЗ-ПУЩИНО
3.1. Эксперимент на длине волны 6 см. Первый РСДБ сеанс наблюдений был выполнен в октябре 2009 г. на длине волны 6 см. Регистрация данных производилась в полосе 4 МГц, в Симеизе на дисковые регистраторы системы Марк-5А, а в Пущино — на регистраторе АКЦ РДР-1 (формат RDF). Синхронизация систем в двух пунктах обеспечивалась водородными стандартами частоты и времени и системой синхронизации времени. Для наблюдений были выбраны два источника 3С 454.3 и S 0528 + 134 (Nimfa). Первый — более
св
и
Ч С
30
20
10
-г
-4-2 0 2
Задержка, мкс
Рис. 1. Интерферометр Симеиз-Пущино — реализация времени когерентного накопления. Соотношение сигнал/шум около 30. Коррелированная плотность потока около 100 мЯн.
100
SR 80
& 60
В
о
С 40
20
200
400 600 Время, с
800
10
Рис. 2. Потери интегрирования на базе Симеиз-Пущино на волне 6 см.
350
300
^ 250 i
200 150 100
— Симеиз ■ - - Пущино У S у у
i i i i i i i i
0
10 20
30 40 50 Z, град
60 70 80
Рис. 3. Зависимость температуры системы от угла места для станций Симеиз и Пущино.
1.0 1.4 Частота, мГц
Рис. 4. Автокорреляционные спектры в Симеизе и Пущино для источника Orion KL.
сильныи источник использовался для уточнения фазовых характеристик и офсетных параметров в каждом пункте наблюдении. ВтороИ, более слабый объект, использовался для оценки интервала когерентного усреднения. Параметры радиотелескопов приведены в табл. 1
В повторном РСДБ сеансе на длине волны 6 см, которыи был проведен в июле 2010 г. с модернизированной аппаратурой на РТ-22 в Пущино, проводилась оценка времени когерентного накопления по проектному заданию программы "РадиоАстрон". Наблюдались источники 3С 273 и 1055 + 018. На последнем, более слабом источнике, проводилась оценка максимально достижимого интервала когерентного усреднения данных интерферометрических наблюдений.
На рис. 1 приведен отклик для радиоисточника 1055 + 018 на базе Симеиз-Пущино с временем когерентного интегрирования 400 с.
Во время проведения данного РСДБ сеанса на радиотелескопе в Пущино имитировалась чувствительность космической антенны в проекте "РадиоАстрон". Интервал когерентности интерферометра Симеиз-Пущино на длине волны 6 см составил около 700 с (на рис. 2 показаны потери при интегрировании сигнала в зависимости от времени на базе Симеиз-Пущино).
3.2. Эксперимент на длине волны 1.35 см. Минимальная длина волны наблюдений, планируемая в проекте "РадиоАстрон" — 1.35 см. Для проверки параметров модели наземного сегмента в этом диапазоне волн в марте 2010 г. был проведен сеанс радиоинтерферометрии между указанными радиотелескопами в непрерывном спектре и в линии Н2О вблизи частоты 22.235 ГГц.
Параметры станций приведены в табл. 2. Температура системы Тсис приведена с учетом вклада температуры атмосферы Земли в направлении на зенит. Зависимость Тсис от угла места Z для станций Симеиз и Пущино приведена на рис. 3.
На рис. 4 приведены автокорреляционные спектры для источника Orion KL, зарегистрированный в Симеизе и Пущино для даты 8.V.2010 и
Таблица 1
Антенна Система регистрации м2 T K 1 сис SEFD, Ян
Пущино РДР-1 100 170 4680
Симеиз Марк-5A 230 80 950
Космический телескоп РДР-1 40 70 4800
13.00 UTC. Полоса отдельного спектрального канала AF = 3.9 кГц, время накопления 1 мин.
Лучевые скорости и частоты компонент составили соответственно:
компонента A: v = +12.2 км/с (0.97 МГц); компонента B: v = +7.7 км/с (1.30 МГц); компонента C1, C2: v = +2.5 км/с, 0.5 км/с (1.7, 1.85 МГц).
На рис. 5 приведен спектр кросс-корреляции для источника Orion KL и даты 8.V.2010 и 13.15 UTC с учетом потерь при обработке и поглощения в атмосфере.
Как видно из рис. 5, с высокой достоверностью были зарегистрированы коррелированные отклики от компонент С1, С2 с амплитудами 0.018, 0.009 на частотах около 1.7 и 1.85 МГц.
В табл. 3 приведены данные коррелированной амплитуды для спектральных компонент А и В, исправленных за поглощение в атмосфере за три дня наблюдений.
В табл. 4 приведены антенная температура, коррелированный поток и функция видности для спектральных компонент А, В, С1 и С2 источника Orion KL.
Значения функции видности свидетельствуют о том, что размеры рассмотренных спектральных компонент в спектре радиоизлучения H2O в источнике Orion KL превышают 20 мс.
3.3. Спектрально-поляризационные наблюдения источника Orion KL в линии водяного пара на волне 1.35 см на станции Симеиз. После окончания сеансов РСДБ наблюдений на базе Симеиз—Пущино были проведены спектрально-поляризационные наблюдения источника Orion KL в одиночном режиме на станции Симеиз на длине волны 1.35 см с помощью разработанного и введенного в действие приемника с частотным разрешением 0.5 кГц на базе фурье-спектроанализатора параллельного типа. Особенностью данного приемного устройства является наличие поляризатора, работающего на эффекте Фарадея. Управление поляризатором производится в автоматическом режиме.
Измерения параметров системы радиотелескоп-радиометр проводились с помощью системы регистрации Марк-5В+ и программного обеспечения, созданного в лаборатории радиоастрономии КрАО. Шумовая температура системы определялась по источникам с известными в данном диапазоне потоками: DR 21, Vir-A, Cyg-A, Tau-A и калибровочным ступенькам.
Таблица 2
Название Симеиз Пущино
Антенна, м ^эфф, м2 КИП (%) Tsys (z = 0°), K D = 22 230 50 130 (с атмосферой) D = 22 90 20 260 (с атмосферой)
Таблица 3
Кор. амплитуда (исправлено за атмосферу и 1-бит квантование) (B-A), Гц
День наблюдений А В
83 0.0410 0.0129 0.232
84 0.0380 0.0154 0.243
85 0.0420 0.0146 0.254
Среднее 0.040 0.014 0.243
На рис. 6 приведены измеренные спектры источника Orion KL при настройке поляризатора на максимум (а) и минимум (б) поляризованного сигнала.
Как видно на рис. 6, в данный момент спектр источника состоит из семи основных компонент. Излучение компоненты с лучевой скоростью 7.7 км/с обнаруживает наличие степени линейной поляризации около 70% с позиционным углом плоскости поляризации около —20°.
90
. 60
св
Ч 30 С
Частота, мГц
Рис. 5. Кросспектр радиоисточника Orion KL .
(а)
1600 г
1200 -
800 400 0
1600
1200
10 0 10 20 Скорость, км/с (б)
40
800
400
Т""-г
—20 —10 0 10 20 30 40 Скорость, км/с
Рис. 6. Спектры источника Orion KL
Спектральные компоненты А (12.2 км/с), С1 (2.5 км/с) и С2 (0.5 км/с) не обнаруживают линейной поляризации.
В первую эпоху активности источника в 1979— 1987 гг. степень поляризации излучения источников составляла 60—70%, а позиционный угол плоскости поляризации изменялся от —15 для высокоскоростных деталей до —40 у низкоско-
ростных, но был практически постоянным во времени для каждой отдельно взятой детали [2]. В ноябре 1991 г. источник находился в состоянии низкой активности. Степень линейной поляризации в максимуме линии с лучевой скоростью 7.2 км/с уменьшилась до 43%. Позиционный угол плоскости поляризации был равен —28° [
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.