211service.com
Een schotelantenne omzetten in een radiotelescoop
Als u merkt dat u een oude satellietcommunicatieantenne van 30 meter heeft, wat moet u er dan mee doen? Een optie is om er een radiotelescoop van te maken, en dat is precies wat astronomen van de Auckland University of Technology in Nieuw-Zeeland hebben gedaan met een oude schotel die in het noordelijkste deel van het land rondslingert.
Dus wat moet je precies doen om een communicatieantenne om te bouwen tot een radiotelescoop? Vandaag beantwoorden Lewis Woodburn van de Auckland University of Technology en een paar vrienden deze vraag door het proces te beschrijven dat ze hebben doorlopen om de conversie uit te voeren.
De oude schotelantenne in kwestie werd in 1984 gebouwd voor het postkantoor van Nieuw-Zeeland en in 1987 overgebracht naar Telecom Nieuw-Zeeland. In 2010 was de schotel verouderd en stopte het bedrijf met onderhoud met de bedoeling deze te slopen. Toen kwam de Auckland University of Technology tussenbeide.
Wat ze hebben geërfd, staat ver af van een ultramoderne radiotelescoop. Het gerecht bevindt zich in de buurt van een afgelegen township in het uiterste noorden van het Noordereiland van Nieuw-Zeeland. Omdat het slechts vijf kilometer van de zee verwijderd is, was zoutcorrosie een groot probleem, vooral gezien het gebrek aan recent onderhoud.
Dus de eerste taak van het team was om de afwasservice schoon te maken en roestige bouten en apparatuur te vervangen. Met name de motoren die de schotel bewegen waren verroest en waren in ieder geval oud en inefficiënt.
Bovendien zorgde het richtmechanisme van de schotel ervoor dat de schotel slechts ±170° kon reizen in vergelijking met de ±270° die nodig is voor radioastronomie. Dus de stroomkabels en metalen ketting die al deze besturing deden, moesten ook worden vervangen door de langere om deze extra beweging mogelijk te maken. De schotel had ook nieuwe noodstopcircuits nodig om te voorkomen dat de schotel zijn mechanische limieten overschreed.
Vervolgens keek het team naar het besturingssysteem van het gerecht. Oorspronkelijk had de antenne een paar grote inductiemotoren om te zwenken en een set kleine DC-servomotoren met extra versnellingen voor het volgen van de kleine dagelijkse bewegingen van geostationaire satellieten. Het team verving beide sets motoren door een enkele set DC-servomotoren met optische as-encoders die zowel voor zwenken als volgen werken.
Een van de uitdagingen waar ze tegenaan liepen was het ontwerpen van een besturingssysteem zonder gedetailleerde kennis van de mechanische eigenschappen van de antenne, zoals stijfheid, traagheid, windbelasting, enzovoort. Tests voor hernieuwde inbedrijfstelling toonden echter aan dat het systeem stabiel is met een servonauwkeurigheid van beter dan één milligraad onder lichte wind, zeggen Woodburn en co. En ze zeggen dat er voldoende marge is om de prestaties bij windstoten te verbeteren, indien nodig.
Het team gebruikte ook een laserscanner om de vorm van het reflectoroppervlak in kaart te brengen. Elke ernstige kromtrekking kan een aanzienlijke invloed hebben op de nauwkeurigheid van het instrument. De vorm is over het algemeen bevredigend. Het resultaat van gegevensverwerking onthulde echter een merkbare zwaartekrachtvervorming van de antenne, zeggen Woodburn en co. Ze zeggen dat dit het resultaat is van de verticale elevatie die nodig is om de kaart te maken, waardoor de schotel in een hoek van slechts zes graden wordt geplaatst.
Het kennen van de exacte vorm zou astronomen in staat moeten stellen om eventuele zwaartekrachtvervormingen toe te staan. Dit vereist echter dat ze uitzoeken hoe de vervorming verandert met de hoogte van de schotel, iets waar het team momenteel aan werkt.
Ten slotte voorzagen ze de schotel van de instrumenten die nodig zijn om radiogolven uit de ruimte te detecteren. De schotel heeft een golfgeleider die het signaal het gebouw onder de telescoop in stuurt. In dit gebied bevindt zich een nieuwe ontvanger die is ontworpen om overeen te komen met een ontvanger bij de radiotelescoop van Jodrell Bank in het VK, samen met verschillende andere stukjes en beetjes, zoals een opnamesysteem en een verbeterd netwerk voor het verzenden van gegevens en communicatie met andere radiotelescopen wanneer deze schotel werkt als onderdeel van een array.
Dat is een handig nieuw stuk uitrusting dat een aanzienlijke impact zou moeten hebben op het soort radioastronomie dat in Nieuw-Zeeland kan worden gedaan. Het team verwacht dat de schotel zowel als een op zichzelf staand instrument zal werken als ook met andere schotels als onderdeel van een radio-interferometer, hoewel er nog wel wat upgrades nodig zijn. Deze antenne van 30 m draagt aanzienlijk bij aan de mogelijkheden van Nieuw-Zeeland op het gebied van radioastronomie met een groot oppervlak en is een zeer gevoelig instrument dat in staat is tot aanzienlijk werk met één schotel, zeggen Woodburn en co.
Overigens is de Nieuw-Zeelandse schotel lang niet de enige satellietcommunicatieantenne die is omgebouwd voor radioastronomie. Verschillende schalen van vergelijkbare grootte zijn omgebouwd in Australië, Japan en Afrika.
Verbazingwekkend wat je kunt doen met een stuk oud metaal dat op de planning staat om te worden gesloopt!
Referentie: arxiv.org/abs/1407.3346 : Ombouw van de 30 meter lange telecommunicatieantenne van Nieuw-Zeeland in een radiotelescoop