Tại sao kính thiên văn vô tuyến có hình dạng khác với kính thiên văn quang học?

Tại sao kính thiên văn vô tuyến thường chỉ là một món ăn có đầu thu phía trên nó, trong khi kính thiên văn quang học có một gương chính, cộng với thứ cấp và đôi khi thậm chí là gương thứ ba?

Nói cách khác, tại sao kính thiên văn vô tuyến chỉ có một gương phản xạ, trong khi kính thiên văn quang học có tới ba hoặc nhiều hơn?

Hiện tượng sóng giống nhau, chẳng hạn như tập trung, nên áp dụng trong cả hai trường hợp. Vì vậy, tôi không hiểu tại sao hình học sẽ hoàn toàn khác nhau. Bạn chỉ có thể thay thế gương thực tế bằng một vật rắn tiện lợi, chẳng hạn như nhựa, phản xạ sóng vô tuyến giống như giếng khi gương phản chiếu sóng quang.

Chúng không khác nhau. Nguyên tắc tương tự được áp dụng. Bạn có thể có các thiết bị thứ cấp, thứ ba, bậc bốn, v.v., gương với các thiết bị ở bất kỳ bước sóng nào, quang học, hoặc radio, hoặc hồng ngoại, v.v. Bạn cũng có thể đặt thiết bị đặt trực tiếp vào tiêu điểm chính với bất kỳ loại nhạc cụ nào - radio hoặc hồng ngoại hoặc nhìn thấy hoặc bất cứ thứ gì.

Xem hình ảnh này của kính viễn vọng Hale 5 mét trên Mt. Palomar - không có gương phụ trong trường hợp này, người quan sát đang ngồi trong một cái lồng nhỏ ở tiêu điểm chính, sử dụng gương chính trực tiếp:

Tất nhiên, đối với các kịch bản khác, kính viễn vọng Hale sử dụng gương thứ cấp và đại học - nó phụ thuộc vào các chi tiết của kính thiên văn, thiết bị, thí nghiệm hoặc nghiên cứu bạn đang thực hiện, v.v.

Một lý do khiến nhiều kính viễn vọng quang học lớn thường có ít nhất một gương phụ là kiến ​​trúc được ưa thích trong hầu hết các trường hợp này là Ritchey bồi Chrétien - thường được chọn cho các kính thiên văn chuyên nghiệp lớn nhất vì nó loại bỏ được tình trạng hôn mê , quang sai gây bất lợi cho chiêm tinh học (với tình trạng hôn mê, hình ảnh của các ngôi sao không tròn, vì vậy thật khó để đo khoảng cách góc giữa chúng). Bạn có thể sử dụng trực tiếp gương chính của kính viễn vọng như vậy, nhưng là gương hyperbol lõm, nó có quang sai mạnh, và do đó cần có hyperbol thứ cấp lồi (thường là hyperbola mạnh, có độ lệch tâm lớn) để điều chỉnh quang sai.

Kính thiên văn Hale trong hình trên có một ống kính parabol chính, vì vậy sử dụng nó trực tiếp không phải là vấn đề.

Một lần nữa, tất cả các quy định trên không phải là quy tắc nghiêm ngặt, chỉ là quan sát thống kê.

Một số kính thiên văn vô tuyến có thiết bị đo trọng tâm đơn giản vì nó thuận tiện cho trường hợp cụ thể đó. Kính thiên văn vô tuyến khác có gương thứ cấp. Một lần nữa, tất cả phụ thuộc vào những gì bạn cố gắng để đạt được. Ví dụ, kính viễn vọng vô tuyến Arecibo có thể được sử dụng ở tiêu cự chính hoặc với gương phụ trong cấu hình Gregorian - đây là hình ảnh với thiết bị lấy nét chính và gương Gregorian ở bên trái:

Trong trường hợp phạm vi Arecibo, gương N-ary đôi khi được sử dụng để điều chỉnh quang sai của gương phản xạ chính hình cầu, nhưng đó không phải là lý do duy nhất tại sao chúng được sử dụng.

Đây là một cuộc thảo luận so sánh các kiến ​​trúc khác nhau (Cassegrain cổ điển so với Ritchey-Chrétien so với anplanigmatic aplanat) cho một kính thiên văn vô tuyến lớn, làm nổi bật các vấn đề về thiết kế, hiệu suất và vận hành cho từng vấn đề. TLDR: Cassegrain cổ điển là truyền thống cho kính viễn vọng vô tuyến, nhưng kiến ​​trúc RC hoạt động tốt hơn và không khó chế tạo hơn; OTOH, với RC bạn phải luôn sử dụng thứ cấp.

Kính thiên văn vô tuyến có hình dạng khác nhau chủ yếu vì chúng ta không thể nhìn thấy sóng vi ba hoặc sóng vô tuyến. Kính thiên văn quang học được thiết kế sao cho có một tiêu điểm nơi bạn có thể nhìn và nhìn thấy hình ảnh. Tuy nhiên, kính thiên văn vô tuyến và kính thiên văn quang học thực sự hoạt động rất giống nhau, và đôi khi kính thiên văn vô tuyến có các gương phản xạ thứ cấp.

Trong kính viễn vọng quang học, các gương thứ cấp thường có nghĩa là chuyển hướng ánh sáng và tập trung hình ảnh cho mắt của bạn. Chiếc gương chính là thứ đang thu thập ánh sáng, vì vậy nó là thứ đang làm phóng đại. Bạn có thể thấy một ví dụ tuyệt vời về điều này với hình ảnh của kính viễn vọng Newton bên dưới (cảm ơn bạn, Wikipedia!).

Kính thiên văn vô tuyến

Kính thiên văn vô tuyến thực sự hoạt động theo cách rất giống nhau. Phần "món ăn" của kính thiên văn đang phản xạ sóng, giống như gương chính trong phạm vi quang học. Sau đó, nó được nhận tại phần LNB / LNA / người nhận. Bạn có thể coi đó là tiêu điểm nơi gương phụ được đặt trong kính viễn vọng quang học.

Thêm vào đó, đôi khi các kính thiên văn vô tuyến thực sự có một gương phản xạ thứ cấp. Tôi sẽ sử dụng hình ảnh của kính viễn vọng vô tuyến tại Khu liên hợp truyền thông không gian sâu Goldstone của Phòng thí nghiệm phản lực của NASA để hiển thị điều này (cũng từ Wikipedia). "Món ăn" là gương phản xạ chính, sau đó nó được phản xạ lại tại gương phản xạ thứ cấp được giữ bởi các cánh tay kim loại. Sau phản xạ thứ hai, tín hiệu đi vào bộ thu được gắn vào bộ phản xạ chính.

Một trong những lý do cho sự khác biệt là số lượng lớn các thiết bị quang học (và gần hồng ngoại) khác nhau có sẵn. Hầu hết các kính thiên văn quang học chuyên nghiệp đều có hai hoặc nhiều thiết bị tiêu chuẩn (ví dụ: thiết bị chụp ảnh và máy quang phổ), với khả năng thỉnh thoảng thêm các thiết bị khách; một số có tới năm nhạc cụ tiêu chuẩn cùng một lúc. Có các thiết bị được gắn ở đế của kính viễn vọng giúp việc chuyển đổi giữa chúng dễ dàng hơn (đôi khi, như với ngàm Nasmyth, chỉ bằng cách xoay gương bậc ba 90 hoặc 180 độ) so với các thiết bị được đặt ở tiêu điểm chính .

Xem, ví dụ, hình ảnh tại trang web này cho Kính thiên văn SOAR, có cổng cho năm thiết bị khác nhau: http://www.lna.br/soar/telescope_e.html