Sådan konverteres en parabol til et radioteleskop

Hvis du står med en gammel 30 meter satellitkommunikationsantenne, hvad skal du så gøre med den? En mulighed er at konvertere det til et radioteleskop, hvilket er præcis, hvad astronomer ved Auckland University of Technology i New Zealand har gjort med en gammel tallerken, der ligger rundt omkring i landets nordligste udkanter.

Så hvad præcist skal du gøre for at konvertere en kommunikationsantenne til et radioteleskop? I dag besvarer Lewis Woodburn ved Auckland University of Technology og et par venner dette spørgsmål ved at beskrive den proces, de har gennemgået for at foretage konverteringen.

Den pågældende gamle parabolantenne blev bygget i 1984 til New Zealand Post Office og overført til Telecom New Zealand i 1987. I 2010 var parabolen blevet forældet, og virksomheden stoppede vedligeholdelsen med den hensigt at rive den ned. Det var da Auckland University of Technology trådte til.

Det, de arvede, var langt fra et avanceret radioteleskop. Retten er placeret i nærheden af ​​en afsidesliggende township i den nordlige del af New Zealands nordø. Da det kun var fem kilometer fra havet, var saltkorrosion et stort problem, især i betragtning af manglen på nylig vedligeholdelse.

Så holdets første opgave var at rense opvasken og udskifte rustne bolte og udstyr. Især motorerne, der flytter parabolen, var blevet rustne og var under alle omstændigheder gamle og ineffektive.

Desuden tillod skålens pegemekanisme, at skålen kun kunne rejse gennem ±170° sammenlignet med de ±270°, der kræves til radioastronomi. Så strømkablerne og metalkæden, der gjorde alt dette styretøj, skulle også udskiftes med de længere for at tillade denne ekstra bevægelse. Retten krævede også nye nødstopkredsløb for at forhindre, at skålen bevægede sig ud over dens mekaniske grænser.

Dernæst så holdet på fadets kontrolsystem. Oprindeligt havde antennen et par store induktionsmotorer til drejning og et sæt små DC-servomotorer med ekstra gearing til sporing af de små daglige bevægelser af geostationære satellitter. Holdet erstattede begge sæt motorer med et enkelt sæt DC-servomotorer med optiske akselkodere, der fungerer både til drejning og sporing.

En af de udfordringer, de stødte på, var at designe et styresystem uden detaljeret kendskab til antennens mekaniske egenskaber, såsom dens stivhed, inerti, vindbelastninger og så videre. Genopstartstest viste imidlertid, at systemet er stabilt med en servo-nøjagtighed på bedre end én milligrad under svage vindforhold, siger Woodburn og co. Og de siger, at der er tilstrækkelig margin til at forbedre ydeevnen i stormvejr, hvis det er nødvendigt.

Holdet brugte også en laserscanner til at kortlægge formen på reflektoroverfladen. Enhver alvorlig vridning kan have en væsentlig indflydelse på instrumentets nøjagtighed. Formen er generelt tilfredsstillende. Resultatet af databehandling afslørede imidlertid en mærkbar gravitationsdeformation af antennen, siger Woodburn og co. De siger, at dette er resultatet af den lodrette højde, der kræves for at udføre kortlægningen, som placerer skålen i en vinkel på kun seks grader.

At kende den nøjagtige form burde gøre det muligt for astronomer at tillade enhver gravitationsdeformation. Dette kræver dog, at de finder ud af, hvordan deformationen ændrer sig med fadets højde, noget som holdet arbejder på i øjeblikket.

Til sidst forsynede de parabolen med de nødvendige instrumenter til at detektere radiobølger fra rummet. Skålen har en bølgeleder, der sender signalet ind i bygningen under teleskopet. I dette område sidder en ny modtager designet til at matche en ved radioteleskopet ved Jodrell Bank i Storbritannien, sammen med forskellige andre bits og stykker såsom et optagelsessystem og et opgraderet netværk til at transmittere data og kommunikere med andre radioteleskoper, når denne parabol fungerer som en del af et array.

Det er et praktisk nyt stykke sæt, der burde have betydelig indflydelse på den slags radioastronomi, der kan udføres i New Zealand. Holdet forestiller sig, at skålen vil fungere både som et selvstændigt instrument og også med andre retter som en del af et radiointerferometer, selvom der stadig er behov for en vis opgradering. Denne 30 m antenne tilføjer betydeligt til New Zealands kapacitet inden for radioastronomi med et stort overfladeareal og er et meget følsomt instrument, der er i stand til at udføre betydeligt enkelt parabol arbejde, siger Woodburn og co.

Den newzealandske parabol er i øvrigt på ingen måde den eneste satellitkommunikationsantenne, der er konverteret til radioastronomi. Flere retter af lignende størrelse er blevet konverteret i Australien, Japan og Afrika.

Utroligt, hvad du kan gøre med en klump gammelt metal, der er planlagt til nedrivning!

Ref: arxiv.org/abs/1407.3346 : Konvertering af New Zealands 30m telekommunikationsantenne til et radioteleskop

skjule