ANTENAS DE RADIOTELECCOPIO
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ANTENA DE RADIOTELESCOPIO UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES LINEAS DE TRANSMISION Y ANTENAS TITULO: ANTENA DE RADIOTELESCOPIO INTEGRANTES: ALMONACID CARDENAS JEAN CARLOS COLQUE VEGA RENZO PERALTA GUERRERO JUAN CARLOS PURCA PERALTA JULIO QUIN MUÑOZ ALEXANDER ANYOSA VALENTE BRYAN DOCENTE: Marco Rivera Corrales LIMA - PERU INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES 1
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ANTENAS DE RADIOTELESCOPIO, CARACTERISTICAS, TIPOS, APLICACIONES.
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ANTENA DE RADIOTELESCOPIO
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA
DE LIMA SUR
INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
LINEAS DE TRANSMISION Y ANTENAS
TITULO: ANTENA DE RADIOTELESCOPIO
INTEGRANTES:
ALMONACID CARDENAS JEAN CARLOS COLQUE VEGA RENZO PERALTA GUERRERO JUAN CARLOS PURCA PERALTA JULIO QUIN MUÑOZ ALEXANDER ANYOSA VALENTE BRYAN
DOCENTE: Marco Rivera Corrales
LIMA - PERU
2015INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
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ANTENA DE RADIOTELESCOPIO
INDICE
CONTENIDO
MARCO TEORICO……………………………………...........
DESARROLLO HISTORICO…………………………….......
DESARROLLO DEL TEMA…………………………………………..
APLICACIONES EN EL AMBITO MUNDIAL………………………
APLICACIONES EN EL AMBITO NACIONAL…………………….
CONCLUSIONES…………………………………………………….
BIBLIOGRAFIA…………………………………………………….....
ANEXOS…………………………………………………………….…
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ANTENA DE RADIOTELESCOPIO
MARCO TEORICO
Un radiotelescopio es un instrumento que sirve como receptor de las ondas de radio provenientes del espacio, capta ondas de radio emitidas por fuentes de radio, generalmente a través de una gran antena parabólica, a diferencia de un telescopio ordinario, que capta imágenes en luz visible.
Un radiotelescopio es un aparato que capta las ondas de radiofrecuencia procedentes del espacio. Esto permite determinar la posición de las radiofuentes en la bóveda celeste y estudiar dichos objetos en la frecuencia en la que está sintonizado el radiotelescopio. Los radiotelescopios actuales constan de un colector de ondas, denominado normalmente antena, y de un receptor.
Los radiotelescopios revolucionaron el campo de la investigación astronómica desde su aparición en los años 30. Se trata básicamente de radioreceptores de altísima sensitividad operando en frecuencias (o longitudes de onda) en las que la atmósfera terrestre es transparente. Análogamente a los telescopios ópticos, los radiotelescopios estudian dos tipos de emisión: la emisión contínua y líneas de emisión. La emisión contínua de radio abarca un amplio intervalo espectral. Se estudia al observar un gran número de frecuencias con el mayor ancho de frecuencia posible. Las líneas de emisión se estudian en un intervalo de frecuencias muy angosto, frecuentemente de unos cuantos kiloHertz. Así por ejemplo, la emisión de radio de 1420 MHz por el hidrógeno neutro es de fundamental importancia para la astronomía. (ANEXO1)
PARTES FUNDAMENTALES DE UN RADIOTELESCOPIO (Anexo2)
El colector de ondas o antena
Para las ondas de longitud inferior a un metro se emplean como colectores las antenas parabólicas; para mayores longitudes de onda se usan las redes de antenas. La ganancia de potencia de un radiotelescopio se mide en términos de la mejora frente a una simple antena dipolar (una antena de radio o de TV común) y depende directamente del área de la antena e inversamente del cuadrado de la longitud de onda a la que opera el radiotelescopio.
En una antena de alta ganancia, la radiación es captada por un estrecho haz, cuyo ancho depende de la relación entre la longitud de onda y el diámetro de la antena. En el caso de las antenas parabólicas, su poder resolutivo, análogamente a los telescopios ópticos, viene dado por la relación entre la longitud de onda y el diámetro de la parábola; pero así como en los telescopios ópticos se captan las ondas de longitud de onda inferior a la micra (1 μm = 10^q-6 m), los radiotelescopios trabajan con ondas con longitud de onda millones de veces mayor y, por tanto, su poder resolutivo es mucho menor. Para que un radiotelescopio que observa a una longitud de onda de 6 cm tenga la misma resolución
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que un telescopio óptico de 5 m, su diámetro debería ser de unos 500 km. Para alcanzar una mayor resolución en radio, muy superior en algunos casos a la de los telescopios ópticos, se usan interferómetros.
Montura
En algunos radiotelescopios, la antena está situada sobre una montura ecuatorial, a lo largo de dos ejes perpendiculares, ascensión recta y declinación, con uno de ellos, el de declinación, alineado con el eje de giro de la Tierra. Esta alineación, denominada polar, depende de la localización del radiotelescopio y coincide con la latitud del lugar. El uso de monturas ecuatoriales facilita la labor del seguimiento de las radiofuentes, pues basta girar la antena alrededor de un solo eje, el de ascensión recta, para tener la radiofuente permanentemente enfocada. Sin embargo, son monturas caras y difíciles de construir, sobre todo, en los radiotelescopios de antenas muy grandes. La antena de PARTNER tiene una montura ecuatorial.
La montura más sencilla es la montura altitud-azimut .Un eje, vertical, gira en azimut (en el plano horizontal), y otro eje, horizontal, permite el giro del radiotelescopio para cambiar la altitud (en el plano vertical). Los grandes telescopios modernos usan monturas altazimutales controladas por ordenador para hacer el seguimiento de la radiofuente. La antena de 70 metros de diámetro que se encuentra en el Complejo Espacial de Comunicaciones de la NASA (MDSCC, Madrid Deep Space Communications Complex) en Robledo de Chavela (Madrid) tiene una montura altazimutal.
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Antena de PARTNER (lado izquierdo) y antena de la NASA (lado derecho)
Rendimiento
El rendimiento de un radiotelescopio está limitado por varios factores:
La exactitud de la superficie reflectora, que puede desviarse de su forma ideal. Las diferencias térmicas, que producen expansiones y contracciones que
deforman la estructura. Las deflexiones debidas a los cambios en las cargas gravitatorias que se producen
cuando se mueve la antena durante el seguimiento.
DESARROLLO HISTÓRICO
Tras la invención de la radio, a principios del siglo XX, muchos entusiastas compraron sus aparatos y se pusieron a escuchar. Algunos de ellos lo hicieron, incluso, en frecuencias donde no se suponía que estuviera transmitiendo alguna estación.
Fue así como en 1932 el radiotécnico estadounidense Karl Jansky descubrió ciertas señales de radio que “creía” provenían del espacio exteriorEl primer radiotelescopio fue la antena de 9 metros construida por Grote Reber en 1937. Así se dio comienzo a la “Radioastronomía”, que es la observación del cielo por medio de radiotelescopios.
Grote Reber en 1937
A principios de los años 1950's se empezó a utilizar una técnica denominada “interferometría”. Esta se basa en el principio físico de que si se cruzan dos ondas de luz
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que coinciden en fase, la onda resultante se amplifica. En cambio, si las ondas se encuentran en oposición de fase, ambas ondas se cancelan.
Esta combinación de la luz proveniente de diferentes telescopios o antenas de radio se utiliza para obtener imágenes de mayor resolución. En esos años, con el Interferómetro Cambridge, que tenía una milla de distancia entre sus dos antenas, se realizó un análisis del cielo que dio lugar a los famosos mapas 2C y 3C de fuentes de radio.
A finales de los 50 y principios de los años 1960 el radiotelescopio de una sola antena más grande del mundo era el telescopio de 76 metros en Jodrell Bank, puesto en funcionamiento en 1957. Este fue el último de muchos radiotelescopios construidos a mediados del siglo XX y ha sido superado por telescopios y conjuntos de telescopios más modernos.
En 1979, los científicos de Jodrell Bank anunciaron la primera detección de interferencia gravitacional, lo cual confirmaba la teoría de Einstein de la “Relatividad General”.
El radiotelescopio individual más grande del mundo es el RATAN-600 (Rusia) consistente en 895 reflectores rectangulares dispuestos en un círculo de 576 metros de diámetro (Descripción del RATAN-600). El radiotelescopio más grande de Europa es la antena de 100 metros de diámetro situada en Effelsberg, Alemania, que además fue el telescopio totalmente móvil más grande durante 30 años, hasta que se inauguró el Green Bank Telescope en el 2000.
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RATAN-600 (Rusia) Green Bank Telescope
El radiotelescopio Big Ear (la Gran Oreja) fue el más grande de los EEUU en los años 1950's. Estaba en los terrenos de la Universidad Estatal de Ohio. Dejó de funcionar en el año 1997 y, en ese lugar se encuentra ahora un campo de golf y unas 400 casas pertenecientes a los antiguos investigadores del proyecto.(ANEXO3)
Big Ear (la Gran Oreja)(ANEXO4)
En el año 1963, en el norte de la isla Arecibo (Puerto Rico), cerca del Ecuador a fin de poder observar todos los planetas del Sistema Solar, se construyó el observatorio astronómico denominado “National Astronomy and Ionosphere Center (NAIC)”, el cual está administrado por la Universidad de Cornell y que alberga el mayor telescopio construido hasta esa fecha.
El telescopio de Arecibo tiene una antena principal esférica, de 305 metros de diámetro, construida dentro de una depresión.Es la antena convergente más grande y curvada del mundo, lo que permite la recepción de ondas electromagnéticas mucho más débiles, mejor que en cualquier otro telescopio.
La antena es fija, pero el receptor situado sobre una plataforma de 900 toneladas y suspendido en el aire, a 150 metros, por 18 cables sujetados por tres torres de hormigón armado, se halla en el punto focal de la antena, de modo que intercepta todas las señales reflejadas desde las diferentes direcciones por la superficie esférica.
Otro radiotelescopio muy conocido es el Very Large Array (VLA), cerca de Socorro, en Nuevo Mexico, Estados Unidos.Este telescopio es un sistema interferométrico compuesto por una batería de 27 antenas pequeñas. Forma parte del Observatorio Nacional de Radio Astronomía (NRAO) de Estados Unidos.En el año 2007, el mayor conjunto de radiotelescopios existente era el GMRT (Giant Meterwave Radio Telescope) situado en la India.
Más grande todavía es el LOFAR (LOw Frequency ARray). Está en construcción en Europa occidental (Holanda y norte de Alemania), formado por 25.000 pequeñas antenas distribuidas en un área de varios cientos de kilómetros de diámetro.Los radiotelescopios también se utilizan en proyectos como SETI y en el seguimiento de vuelos espaciales no tripulados.
RADIOTELESCOPIO DEL INSTITUTO DE ASTRONOMIA DE ARGENTINA
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Cuenta con dos antenas parabólicas de 30m. de diámetro cada una. Cada reflector parabólico consiste de una estructura central de acero que soporta costillas de aluminio sobre las cuales se ajusta una malla de acero perforada. El peso aproximado de cada antena es de 30 toneladas.
Cada una de las antenas posee dos sistemas propulsores para moverlas en ángulo horario (t) y en declinación (d). En cada caso se utiliza un motor de 2 HP, para posicionamiento rápido, y otro de ¼ HP para movimientos lentos. En el caso del movimiento en ángulo horario, éste último permite, moviendo la antena hacia el oeste, seguir el movimiento aparente de las fuentes en el cielo debido a la rotación terrestre.
La resolución angular (en λ=21cm) es de 30 minutos de arco y el seguimiento horario de las radiofuentes puede efectuarse durante 4 horas (máximo permitido por el movimiento este-oeste).
En los focos primarios de las antenas se encuentran los receptores. En el caso de la Antena I el receptor es criogénico refrigerado con Helio gaseoso a 15K (-258°C).(Anexo5)
DIAGRAMA DE UN RADIOTELESCOPIO
Las señales que se reciben tienen potencias del orden de 10−23a10−29 . Por eso la antena
debe ser grande y los circuitos electrónicos extremadamente precisos y libres de ruidos. (ANEXO6)
APLICACIONES DEL RADIOTELESCOPIO
Analizar el espacio exterior.
Crear mapas sobre espacios que están a millones de años luz de distancia de la tierra.
Completar el mapa de la vía láctea.
Se descubrieron los pulsares binarios.
Se descubrieron la radiación de microondas provenientes de pulsares
Se descubrió la radiación gravitatoria que concuerda con la teoría de la relatividad
general de Einstein.
Búsqueda de sistemas planetarios (pulsar PSR B1257+12).
Estudio de galaxias.
Búsqueda de regiones oscuras que contengan hidrogeno.
Nuevas galaxias que se esconden detrás del plano de la vía láctea.
Análisis de la radiación solar.
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Cambios estacionarios de la vía láctea.
Estudio de asteroides, agujeros negros, estrellas, nebulosas, supernovas, planetas,
quásares.
Análisis de un pulsar orbitando un agujero negro.
Análisis de la atmósfera de la Tierra como la de otros cuerpos celestes muy distantes.
El Observatorio de Arecibo (Puerto Rico) se descubrió que luna de Saturno que posee
lagos o mares de hidrocarburos.
El estudio de las capas superiores de la atmósfera.
La detección de fuentes naturales de emisiones en frecuencias de radio, como
galaxias y púlsares, estrellas de neutrones rotatorias la ciencia atmosférica (se emiten
ondas de radio para estudiar su dispersión en la ionosfera.(ANEXO7-9)
Hacia planetas, lunas, asteroides y cometas y se recoge el débil eco generado cuando
chocan con éstos).
Análisis de cráteres en Mercurio (se encontró evidencia de hielo).
Planetas alrededor de un pulsar.
Señales inteligentes extraterrestres.
Aplicaciones geodésicas
Medir distancias intercontinentales con una precisión de 1 milímetro (Un
radiotelescopio medirá distancias intercontinentales desde la isla Tenerife).
Sirve a la hora de precisar fenómenos como el movimiento de las placas tectónicas y
con estas mediciones se sabe que los continentes europeo y americano se separan a
razón de unos dos centímetros por año, mientras que por el contrario las placas
tectónicas en Chile y en Japón "se comprimen y colisionan".
Además de contribuir a los trabajos científicos relacionados con la geodinámica,
Tiene aplicación práctica en los sistemas de navegación terrestre y espacial, entre
ellos los satélites GPS, cuya posición debe variar con el tiempo y debe calcularse con
anticipación.
CONCLUSIONES
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Básicamente un radiotelescopio consta de una antena parabólica, un receptor de
radio, un amplificador y un sistema de análisis, display y/o grabación de las señales.
Los radiotelescopios, en vez de recibir ondas de luz, utilizan grandes antenas
parabólicas para captar las ondas de radio procedentes del espacio estelar.
El tamaño típico de una antena de radiotelescopio es de 25 metros. Actualmente hay
docenas de radiotelescopios de estas dimensiones funcionando en observatorios de
todo el mundo.
Los científicos pretenden abrir una ventana que les ayude a esclarecer qué pasó:
averiguar de dónde venimos y cuáles son nuestros orígenes cósmicos, usando las
tecnologías actuales como los radiotelescopios.
BIBLIOGRAFIA
http://www.astronomia2009.es/Documentos/AdeAstronomas/cuadernos/
Radiotelescopios.pdf
http://www.upct.es/geat/Descargas/PFCs/8-Ramon-Reflector.pdf
http://hcra.cab.inta-csic.es/Upload/200912/Programa_guia_Radiotelescopios_09.pdf
http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/568-radiotelescopio
http://astrojem.com/instrumental/radiotelescopios.html
ANEXOS
ANEXO1
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ANEXO2
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ANEXO3
ANEXO4
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BIG EAR RADIO OBSERVATORY
ANEXO5
ANEXO6
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ANEXO7
El radiotelescopio de Green Bank en Virginia(USA).El reflector mide 100 x 110m y es el
más grande del mundo en su tipo. Se puede apuntar a cualquier parte del cielo.La
deformación máxima que sufre es de 5cm.
ANEXO8
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El radio telescopio de Aceribo(Puerto Rico) Es la antena fija mas grande del mundo con 305m de diámetro.
ANEXO9
IMAGEN DE UNA RADIO GALAXIA (CIIYGNUS X1)
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ANEXO10
CABEZAL DEL RECEPTOR DE LA ANTENA
ANEXO11
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SISTEMA ELECTRONICO DE CONTROL DE UN RADIOTELESCOPIO
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