«Радиоастрометрия»
Описание курса:
Термин "радиоастрометрия", как обозначение нового раздела или направления астрометрии, появился в конце 70-х - начале 80-х годов XX века. Возникновение этого направления связано с тем, что на смену классическим оптическим астрометрическим инструментам и традиционным методам обработки наблюдений пришли новые средства, такие как радиоинтерферометры со сверхдлинными базами (РСДБ), глобальные космические навигационные системы (GPS, ГЛОНАСС, GALILEO, Beidou), широко применяемые сегодня в астрометрии, геодезии, геофизике и навигации. Это - сложные системы, состоящие из радиотехнических, компьютерных, информационных и других элементов. Информация, которая используется для получения астрометрических данных (координат, скоростей объектов, параметров вращения Земли и т.д.), связана с характеристиками принимаемых антеннами радиосигналов. Радиоастрометрия использует методы, развитые радиоастрономами. В курсе лекций излагается теория и результаты использования радиоинтерферометрии и, в частности, радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ). Изначально этот метод был предложен советскими учеными Матвеенко Л.И., Кардашёвым Н.С., Шоломицким Г.Б. для достижения высокого углового разрешения, что необходимо для изучения структуры компактных внегалактических радиоисточников, их переменности, а также структуры космических мазеров. Однако очень быстро стало ясно, что потенциал РСДБ значительно шире, в частности, для решения астрометрических задач. На основе более чем 50-летней истории развития радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами можно перечислить основные достижения в астрометриии смежных областях, решение которых оказалось возможным только при использовании РСДБ: определение координат внегалактических радиоисточников и реализация небесной (почти инерциальной) системы координат; определение относительных координат источников (дифференциальная астрометрия) с микросекундной точностью; определение параллаксов и собственных движений пульсаров, микроквазаров; измерение вариаций во вращении Земли и ориентации Земли в пространстве; поддержание земной системы координат; построение изображений радиоисточников с высоким разрешением, изучение мазерных источников излучения; проверка теории относительности, измерение отклонения света в гравитационном поле, измерение скорости гравитации; измерение координат космических аппаратов: измерение координат и скоростей баллона в атмосфере Венеры (проект "Вега"), аппарата "Кассини" вблизи Сатурна, зонда "Гюйгенс" в атмосфере Титана, лунных роверов, относительных координат двух зондов вблизи Луны; измерение координат аппаратов ГНСС, геодезические измерения: измерение координат радиотелескопов с миллиметровой точностью, определение скоростей движения тектонических плит; уточнение теории распространения радиоволн в атмосфере Земли с целью повышения точности вычисления задержки.
В первой части курса приводится краткий исторический обзор основных вех развития радиоастрономии, появления радиоинтерферометрии и использования этого метода в астрометрии. Рассказывается также о современной международной службе РСДБ, которая координирует все международные программы в области астрометрии и геодезии. Во второй части излагаются основы радиоастрономии, даются понятия диаграммы направленности антенны, приводятся определения точечного и протяженного источников, антенной и яркостной температуры, функции видности, чувствительности интерферометра, их связь с точностными характеристиками инструмента. Далее излагается теория РСДБ, приводится описание работы РСДБ и отдельных элементов, дается определение измеряемых величин: амплитуды интерференционных полос (или коррелированной плотности потока), фазы интерференции (фазовой задержки), скорости изменения фазы со временем (частоты интерференции) и скорости изменения фазы с частотой (групповой задержки). Рассматриваются схемы и работа различных корреляторов. Отдельная лекция посвящена разработке новой системы РСДБ, основанной на малых радиотелескопах, уже полученных результатах и перспективах ее использования. В заключительной части курса излагаются основы редукции наблюдений на РСДБ, приводятся основные алгоритмы решения линеаризованных уравнений для получения астрометрических и геодезических данных из наблюдений на РСДБ и, наконец, приводятся основные результаты использования РСДБ в астрометрии.
План курса:
Лекция 1
Основные задачи радиоастрометрии
Лекция 2, 3
Основы радиоастрономии
Лекция 4, 5, 6, 7
Теория РСДБ
Лекция 8, 9, 10, 11
Редукция наблюдений на РСДБ
Лекция 12, 13, 14
Построение линеаризованных уравнений. Методы решения систем уравнений
Лекция 15, 16
Достижения и перспективы развития РСДБ
