Amatorska radioastronomia OE1KDA

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Amatorska radioastronomia Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
26.11.2012 1
Amatorska radioastronomia Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
© Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
Wiedeń 2012
Opracowanie niniejsze może być rozpowszechniane i kopiowane na zasadach niekomercyjnych
w dowolnej postaci (elektronicznej, drukowanej itp.) i na dowolnych nośnikach lub w sieciach
komputerowych pod warunkiem nie dokonywania w nim żadnych zmian i nie usuwania nazwiska
autora.
Na rozpowszechnianie na innych zasadach konieczne jest uzyskanie pisemnej zgody autora.
26.11.2012 2
Amatorska radioastronomia Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
Amatorska radioastronomia
Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
Wydanie 1
Wiedeń, listopad 2012
26.11.2012 3
Amatorska radioastronomia Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
Spis treści
Wstęp
5
Podstawy radioastronomii
6
Promieniowanie ciała doskonale czarnego
6
Pozostałe mechanizmy generacji
7
Wpływ ośrodka propagacji
10
Anteny odbiorcze
11
Odbiorniki
14
Zasada interferometru
15
Cele obserwacji
17
Zakresy częstotliwości
18
Obserwacje amatorskie
20
Obserwacje wstępne
20
Sprzęt amatorski
20
Dalsze kroki
24
Radioastronomia mikrofalowa
28
Najprostszy radioteleskop mikrofalowy
29
Modyfikacje miernika satelitarnego
30
Kalibracja i pomiary
32
Obserwacje
35
Rozbudowa i udoskonalenia radioteleskopu
36
Bardziej rozbudowany radioteleskop mikrofalowy
40
Radioteleskop na pasmo C
42
Radioastronomia ultrakrótkofalowa
43
Odbiornik „Fun Cube Dongle”
43
Komputerowy paluszek DVB-T
51
Przykładowe obserwacje
52
Radioastronomia krótkofalowa
55
Radioastronomia długofalowa
60
Odbiornik z żyratorem
61
Antena ramowa
63
Przetwornik analogowo-cyfrowy
65
Odbiornik na zakres 800 Hz – 70 kHz
66
Uproszczony odbiornik z żyratorem
68
Układy dodatkowe
69
Przedwzmacniacz MMIC na pasmo 400 MHz
69
Przedwzmacniacz MMIC na zakres do 1 GHz
70
Przedwzmacniacz tranzystorowy na pasmo 1420 MHz
71
Detektor logarytmiczny na obwodzie AD8307
73
Detektor logarytmiczny na obwodach p.cz. odbiorników FM
74
Modyfikacja głowicy satelitarnej na odbiornik przełącznikowy
75
Dodatek 1. Cykle aktywności słonecznej i ich wpływ na życie na ziemi
80
Plamy słoneczne
80
Cykle aktywności i ich obserwacje
80
Wpływ cykli słonecznych na życie na Ziemi
83
Aktywność słoneczna i zmiany klimatyczne w perspektywie historycznej
84
Wydarzenia w kosmicznym sąsiedztwie
86
Najważniejsze wnioski
86
Dodatek 2. Mikrofalowe wzmacnuacze scalone firm Mini-Circuits i Avantek
87
Dodatek 3. Interferometr do obserwacji Słońca na częstotliwości 127 MHz
91
Literatura i adresy internetowe
103
26.11.2012 4
Amatorska radioastronomia Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
Wstęp
Oprócz aktywnego nawiązywania łączności radiowych krótkofalowców interesowały od dawna nasłu-
chy różnych sygnałów. Oczywistą sprawą były i są nasłuchy różnego rodzaju stacji nadawczych od ra-
diofonii począwszy a na wszelakich służbach – prognozach meteorologicznych, propagacyjnych i in-
nych – skończywszy. Drugą dziedziną były od dawna obserwacje wszelkiego rodzaju sygnałów pocho-
dzenia naturalnego. Należą do nich sygnały powstające w wyniku wyładowań atmosferycznych i burz
ale również i sygnały pochodzenia kosmicznego.
Dokładniej rzecz biorąc obserwacje sygnałów pochodzenia atmosferycznego i burzowego były prowa-
dzone od zarania radiotechniki. Pierwsze odbiorniki radiowe konstruowane przez Popowa (rosyjskiego
pioniera radiotechniki, pracującego niezależnie od Marconiego i w tym samym czasie) służyły jako os-
trzegacze przed nadchodzącymi burzami.
Obserwacją sygnałów radiowych pochodzenia kosmicznego zajmuje się natomiast radioastronomia.
Prawie od początku jej istnienia maczali w tym palce krótkofalowcy i robią to do dzisiaj.
O początkach radioastronomii w latach 1930-tych, o Karlu Janskym i Grote Reberze W9GFZ pisano już
wiele i teksty im poświęcone można łatwo znaleźć w internecie i w literaturze drukowanej. Karl Jansky
był tym, który po raz pierwszy stwierdził, że część sygnałów zakłócających łączność radiową jest po-
chodzenia pozaziemskiego (prowadził on początkowo obserwacje na falach ok. 15 m a więc w zakresie,
w którym obecnie prowadzone sa obserwacje Jowisza) natomiast Grote Reber zbudował pierwszy
w świecie radioteleskop amatorski a po nim wiele innych udoskonalonych modeli. Znacznie mniej
uwagi poświęcono początkom radioastronomii w Polsce. Dlatego też autor pomijając to, co jest wszę-
dzie łatwo dostępne pragnie poświęcić kilka zdań radioastronomii w Polsce.
Pionierem radioastronomii w Polsce był prof. Tadeusz Banachiewicz (astronom i autor słynnego „ra-
chunku krakowianów”, pochowany na krakowskiej Skałce), który w 1954 r. rozpoczął pierwsze radio-
we obserwacje Słońca i jego zaćmienia – na fali 90 cm. Aparatura znajdowała się na Forcie Skała
w obecnym Obserwatorium Astronomicznym UJ. Po jego śmierci badania te zawieszono i dopiero
w 1956 r. z okazji Międzynarodowego Roku Geofizycznego i Międzynarodowego Roku Spokojnego
Słońca powstało z inicjatywy prof. Stefana Manczarskiego stałe obserwatorium radiosatronomiczne
w Krakowie prowadzące początkowo badania na falach 47 i 94 cm. Dla nas krótkofalowców istotne jest
także to, że prof. Manczarski był w 1934 r. prezesem Polskiego Związku Krótkofalowców a następnie
otrzymał członkostwo honorowe PZK. Wracając do spraw radioastronomii w Polsce to prawie równo-
legle do obserwatorium krakowskiego powstało również obserwatorium radioastronomiczne w Toruniu
prowadzące do teraz intensywne obserwacje. Wśród innych prowadzone są w nim obserwacje Słońca
na częstotliwości 127 MHz. Obecne wyposażenie radioastronomiczne obserwatorium krakowskego po-
zwala na prowadzenie obserwacji w zakresie od 200 MHz do 2 GHz przy użyciu anteny o średnicy 8 m.
Profesjonalne obserwacje radioastronomiczne wymagają skomplikowanego, zajmującego teren o znacz-
nej wielkości wyposażenia (duże i skomplikowane anteny lub pola antenowe) i oczywiście bardzo du-
żych nakładów finansowych. Radioastronomowie amatorzy nie mogą im oczywiście dorównać na każ-
dym polu i dostarczać zawsze wyników mających znaczenie dla postępu nauki. Moga oni jednak przyk-
ładowo konstruować aparaturę o charakterze dydaktycznym, prowadzić obserwacje najbliższych i naj-
silniejszych źródeł radiowych jak Słońce, Jowisz czy Księżyc i to nie tylko w standardowych zakresach
częstotliwości ale właśnie w różnych nietypowych i porównywać wyniki z obserwacjami naukowców,
mogą także obserwować zjawiska związane z rozchodzeniem się fal radiowych w atmosferze ziemskiej
i przy okazji sami się uczyć. Co pewien czas pojawiają się w prasie, radio i telewizji doniesienia o od-
kryciach nowych obiektow kosmicznych (komet itp.) dokonywanych przez astronomów amatorów,
którzy dokładniej analizują otrzymane wyniki i zwracają uwagę na (nieistotne w pierwszym momnecie
dla naukowców) szczegóły. Być może za jakiś czas usłyszymy o podobnych osiągnięciach radioastro-
nomii amatorskiej.
Krzysztof Dąbrowski OE1KDA
Wiedeń
Listopad 2012
26.11.2012 5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]