เราจะมุ่งเน้นไปที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุบนดาวเมื่อโลกหมุนได้อย่างไร

เมื่ออ่านเกี่ยวกับ Star KIC 8462852 ได้มีการกล่าวกันว่าโครงการ SETI ได้เปลี่ยนกล้องโทรทรรศน์วิทยุไปทางดาวเพื่อค้นหาสัญญาณวิทยุภาคพื้นดินเพิ่มเติมเนื่องจากดาวฤกษ์มีความผันผวนของแสงแปลก ๆ เราจะชี้จากกล้องโทรทรรศน์วิทยุไปยังดาวฤกษ์ซึ่งห่างออกไป 1480 ปีแสงในขณะที่โลกหมุนรอบตัวที่ 1675 กม. / ชม. และคงโฟกัสไว้หรือในกรณีของกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่เรียงตัวกันเพื่อลองและรับวิทยุ คลื่น ??

ส่วนหนึ่งของคำตอบที่ฉันสงสัยว่าความต้องการของผู้ถามดั้งเดิมคือแม้ว่าโลกหมุนรอบตัวเร็วมาก แต่ปริมาณของพื้นผิวโลกเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับวัตถุทางดาราศาสตร์

ดังนั้นคุณวางมอเตอร์ไว้ที่ฐานของกล้องโทรทรรศน์เพื่อที่มันจะค่อยๆหันกลับไปมองท้องฟ้าที่เหมือนกัน คุณไม่จำเป็นต้องปรับโฟกัสใหม่เพราะกล้องโทรทรรศน์กำลังมองวัตถุที่อยู่ไกลจนโฟกัสไม่สำคัญ คุณไม่จำเป็นต้องทำอะไรอีกเลยเพราะการเคลื่อนไหวของโลกนั้นราบรื่นและต่อเนื่องและมันไม่ได้เกี่ยวกับความเร็วที่คุณเคลื่อนไหวมันเกี่ยวกับความเร็วที่คุณหมุน ในกรณีของเราวงกลมที่สมบูรณ์หนึ่งวงทุก 24 ชั่วโมงซึ่งค่อนข้างช้า

การโฟกัสที่อนันต์นั้นหมายถึงการที่คุณตั้งโฟกัสของกล้องเพื่อให้วัตถุที่อยู่ไกลที่สุดจะอยู่ในโฟกัสที่สมบูรณ์แบบ ขึ้นอยู่กับคุณภาพของกล้องโทรทรรศน์ แต่ความแตกต่างระหว่างการโฟกัสที่อินฟินิตี้และการโฟกัสที่ระยะทางจริงจะหายไปหลังจากผ่านไปสองสามไมล์ ที่ระยะห่างของดาวไม่มีความแตกต่างเลย

ก่อนอื่นคุณกำลังพูดถึงการเล็งกล้องโทรทรรศน์ที่แหล่งที่ไม่ได้มุ่งเน้นไปที่แหล่งที่มา โดยทั่วไปแล้วกล้องจะมุ่งเน้นไปที่อินฟินิตี้และไม่จำเป็นต้องชดเชยการหมุนของโลกในการโฟกัส

ความเร็วของการเคลื่อนที่ของตำแหน่งกล้องโทรทรรศน์บนโลกก็ไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงสิ่งที่เกี่ยวข้องคือการหมุนของท้องฟ้ารอบ ๆ แกนของโลกบนท้องฟ้า นั่นคือ (ในซีกโลกเหนือ) การหมุนของท้องฟ้าเกี่ยวกับดาวขั้วโลก

มีหลายวิธีในการจัดการกับการหมุนของโลก

1. ใช้งานจริงเพื่อสแกนแหล่งที่มา

2. ขับกล้องโทรทรรศน์เพื่อให้มันชี้ไปในทิศทางที่น่าสนใจ

3. ติดตามแหล่งที่มา (ใช้หลายช่องทางในการวัดข้อผิดพลาดของแหล่งกำเนิดจาก boresight และขับกล้องโทรทรรศน์ไปเพื่อทำให้ข้อผิดพลาดเป็นโมฆะ)

:

ฯลฯ

สิ่งนี้ไม่เกี่ยวข้องกับกล้องโทรทรรศน์วิทยุ แต่อย่างใด แต่เป็นเรื่องปกติสำหรับกล้องโทรทรรศน์ทุกตัวรวมถึงออปติคัล

เนื่องจากความเร็วของแสงนั้นเร็วกว่าความเร็วของกล้องโทรทรรศน์มากดังนั้นดาวจึงดูเหมือนว่าจะยืนนิ่งอยู่บนท้องฟ้าดังนั้นกล้องโทรทรรศน์จึงต้องติดตามมันในขณะที่มันเคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าที่ 15 องศาต่อชั่วโมง

อย่างไรก็ตามความเร็วของแสงไม่สิ้นสุดและมีผลที่วัดได้ เมื่อคุณกำลังขี่รถในขณะที่ฝนตกและมีฝนตกกระทบกระจกหน้ารถของคุณโดยเฉพาะดูเหมือนว่าฝนจะมาจากสถานที่บางแห่งต่อหน้าคุณแม้ว่ามันจะตกลงมาและเนื่องจากสิ่งนี้เมื่อคุณ ลองมองที่ต้นกำเนิดของสายฝนโดยตรงคุณดูเอียงศีรษะไปข้างหน้าแทนที่จะมองตรงขึ้น สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับแสงจากดวงดาว เนื่องจากโลกกำลังหมุนรอบตัวและหมุนไปตามแกนของมันแสงที่ตกลงมา "ตรงลง" กับเราดูเหมือนว่ามันมาจากตำแหน่งที่อยู่ข้างหน้าเล็กน้อย สิ่งนี้เรียกว่าความผิดปกติของดาวฤกษ์. มันไม่ใช่เอฟเฟกต์ขนาดใหญ่ แต่มันมีขนาดใหญ่พอที่ถ้าคุณพยายามหาตำแหน่งของดาวอย่างแม่นยำคุณต้องแก้ไขให้ถูกต้อง

มีสองกระบวนการในการจัดการสิ่งนี้:

อย่างแรกคือกล้องโทรทรรศน์ (เสาอากาศขนาดใหญ่จริงๆ) มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นกลไกและเคลื่อนที่เพื่อให้พวกเขาสามารถรักษาการรับสัญญาณของตำแหน่ง / แหล่งที่มา / ท้องฟ้าที่เฉพาะเจาะจงได้ตลอดเวลา

อย่างไรก็ตามยกเว้นดาวที่อยู่ใกล้กับดาวขั้วโลกทันทีในที่สุดดาวก็จะต่ำกว่าขอบฟ้า เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นกล้องโทรทรรศน์ / เสาอากาศจะไม่สามารถรับสิ่งใดได้อีกจนกว่าแหล่งกำเนิดจะปรากฏขึ้นเหนือขอบฟ้าอีกครั้ง

สิ่งที่เกิดขึ้น ณ จุดนี้คือเรามีกล้องโทรทรรศน์ / เสาอากาศจำนวนมากทั่วโลกที่ถูกควบคุมโดยรวม นานก่อนที่ดาว / แหล่ง / ฯลฯ จะตกอยู่ใต้เส้นขอบฟ้าสำหรับกล้องโทรทรรศน์หนึ่งตัวกล้องโทรทรรศน์อีกตัวไกลออกไปทางตะวันตกชี้ไปที่มันแล้วและกำลังรับสัญญาณเดียวกัน เมื่อการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นกล้องโทรทรรศน์ก่อนหน้านี้มีอิสระที่จะเลือกเป้าหมายอื่น - มีอะไรอีกอย่างหนึ่งในอีกด้านหนึ่งของโลกที่จะตกลงมาต่ำกว่าขอบฟ้าสำหรับกล้องโทรทรรศน์ทางตะวันออกไปทางไกล

ทางนี้:

• กล้องโทรทรรศน์กำลังใช้งานอย่างคงที่ชี้ไปที่สิ่งที่น่าสนใจ
• สิ่งที่ต้องมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องสามารถตรวจสอบได้โดยไม่หยุดชะงักแม้โลกจะเปลี่ยน
• เราสามารถสังเกตได้ทุกเวลาตราบใดที่มีเวลาในเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ
• การแบ่งปันทรัพยากรช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถดำเนินการวิทยาศาสตร์ได้อย่างสมบูรณ์และไม่แพง
• โดยการมีกล้องโทรทรรศน์ 2 ตัวหรือมากกว่าชี้ไปที่วัตถุเดียวกันในครั้งเดียวเราสามารถเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนและรับข้อมูลที่ดีกว่า - ในทางเทคนิคแล้วมันคล้ายกันมากกับการมีเสาอากาศเดี่ยวขนาดเดียวในโลกมากกว่าเสาอากาศเล็ก
• ด้วยการควบคุมจากส่วนกลางของเครือข่ายทั่วโลกที่เข้าร่วมทั้งหมดนักวิทยาศาสตร์สามารถตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อปรากฏการณ์ฉับพลันเช่นการระเบิดได้ตลอดเวลาโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของโลก

วิธีการทำงานของกล้องจะค่อนข้างเหมือนกันในช่วงความยาวคลื่นแสงและคลื่นวิทยุ - กล้องโทรทรรศน์จะเก็บรวบรวมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแทนที่จะมุ่งไปที่จุดหนึ่ง มีหลายสาเหตุด้วยกันเหตุผลหลักคือจำนวนโฟตอนที่ไปถึงกล้องโทรทรรศน์จากพื้นที่ที่น่าสนใจอยู่ในระดับต่ำ

เพื่อที่จะรวบรวมโฟตอนได้มากขึ้นกล้องโทรทรรศน์ (หรืออาร์เรย์ของกล้องโทรทรรศน์) จะต้อง 'มอง' เข้าไปในพื้นที่ที่น่าสนใจเป็นเวลานาน - นี่คือความสำเร็จในกรณีของกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลกโดยการหมุนเสาอากาศโดยกลไก ไปในทิศทางเดียวกันเป็นเวลานาน หลักการคือสวยมากเหมือนกันในพื้นที่

สำหรับการดู KIC 8462852 นั้น SETI ใช้Allen Telescope Arryซึ่งเป็นเสาอากาศ 42 ชุดสแกนท้องฟ้าในช่วงคลื่นวิทยุ ปัญหาการหมุนของโลกนั้นได้รับการแก้ไขในสองขั้นตอนโดยกล้องโทรทรรศน์ (วิทยุ)

• โดยการหมุนเสาอากาศ (e) ตามที่ซอฟต์แวร์ตัดสินใจเพื่อให้เสาอากาศชี้ไปที่ตำแหน่งเดียวกันของท้องฟ้า สำหรับดาวฤกษ์ที่ประมาณ 1500 ปีแสงความเร็วเชิงมุมที่ต้องการนั้นค่อนข้างเล็กและสามารถหาได้ง่ายจากกล้องโทรทรรศน์ที่ทันสมัย

• แม้ว่าดาวฤกษ์ (หรือวัตถุอื่น ๆ ที่น่าสนใจ) จะผ่านใต้ขอบฟ้ากล้องโทรทรรศน์ก็สามารถทำงานต่อได้ในวันถัดไปโดยรวบรวมโฟตอนมากขึ้น แน่นอนว่ากล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ สามารถรับช่วงต่อจากกล้องนี้ได้ แต่ผลลัพธ์ที่ได้คือโฟตอนเดียวกัน

สมมติว่าคุณออกไปข้างนอกในวันฤดูร้อนอันอบอุ่นนอนลงและเงยหน้าขึ้นมองดวงดาว ด้วยเหตุผลบางอย่างที่ทำให้คุณไม่หลับไปในขณะที่คุณมองดูเพียงหนึ่งดาวตลอดทั้งคืน คุณจะไม่มีปัญหาในการเล็งดวงตาของคุณที่ดาวนี้ (ยกเว้นเปลือกตาที่ตกลงมา) เหมือนไม่มีปัญหาเลยที่จะเล็งกล้องไปที่ดาวดวงหนึ่ง

แก้ไข: อยากรู้อยากเห็นถูกต้องฉันไม่ได้อธิบายว่าอย่างไร ฉันจะทำตอนนี้: มีเครื่องจักรที่เรียกว่ามอเตอร์หรือมอเตอร์ขับเคลื่อนหรือเครื่องยนต์ซึ่งแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานการเคลื่อนไหว ด้วยวิศวกรรมเล็กน้อยคุณสามารถใช้พลังงานการเคลื่อนที่นี้เพื่อเปลี่ยนกล้องโทรทรรศน์

เสาอากาศอันชาญฉลาดนั้นใช้งานได้แล้วและการควบคุมการสร้างซอฟต์แวร์ก็ใช้งานได้ค่อนข้างดีเช่นกัน

ดังนั้นแม้ความเร็วรอบโลกที่สูงมากนี้การติดตามดวงดาวในระยะทางไกลจึงไม่ใช่เรื่องยาก

นอกจากนี้ยังมีการเก็บข้อมูลความเร็วสูงและอัลกอริธึมการบีบอัดข้อมูลเพื่อช่วยเหลือ ด้วยความช่วยเหลือของวิศวกรรมการควบคุมจึงสามารถชี้ไปที่วัตถุท้องฟ้าที่เฉพาะเจาะจงได้