Радіотелескоп є різновидом телескопа і застосовується для дослідження електромагнітного випромінювання об'єктів. Він дозволяє вивчати електромагнітне випромінювання астрономічних об'єктів в діапазоні несучих частот від десятків МГц до десятків ГГц. За допомогою радіотелескопу вчені можуть прийняти власне радіовипромінювання об'єкта і, грунтуючись на отриманих даних, досліджувати його характеристики, такі як: координати джерел, просторова структура, інтенсивність випромінювання, а також спектр і поляризація.
Вперше радіокосміческое випромінювання було виявлено в 1931 році Карлом Янським, американським радіоінженером. Вивчаючи атмосферні радіоперешкоди, Янську виявив постійний радіошум. На той момент учений точно не можуть сказати мені походження і ототожнив його джерело з Чумацьким шляхом, а саме з його центральною частиною, де знаходиться центр галактики. Тільки на початку 1940-х роботи янського були продовжені і посприяли в подальшому розвитку радіоастрономії.
Радіотелескоп складається з антеною системи, радіометра і реєструє апаратури. Радіометр - це приймальний пристрій, за допомогою якого вимірюють потужність випромінювання малої інтенсивності в діапазоні радіохвиль (довжини хвиль від 0,1 мм до 1000 м). Іншими словами радіотелескоп займає найбільш низкочастотное становище порівняно з іншими приладами, за допомогою яких досліджується електромагнітне випромінювання (наприклад, інфрачервоний телескоп, рентгенівський телескоп і т. Д.).
Антена являє собою пристрій для збору радіовипромінювання небесних об'єктів. Соновном характеристиками будь-антени є: чутливість (тобто мінімально можливий сигнал для виявлення), а також кутовий дозвіл (тобто здатність розділити випромінювання від декількох радіоджерел, які розташовані близько один до одного).
Дуже важливо, щоб радіотелескоп володів високою чутливістю і хорошою роздільною здатністю, так як саме це дає можливість спостерігати менші просторові деталі досліджуваних об'єктів. Мінімальна щільність потоку DР, яка реєструється, визначається співвідношенням:
DP = P / (S \ sqrt (Dft))
де Р - потужність власних шумів радіотелескопа, S - ефективна площа антени, Df - смуга частот, які приймаються, t - час накопичення сигналу.
Антени, що використовуються в радіотелескопах, можна розділити на кілька основних типів (класифікація проводиться в залежності від діапазону довжин хвиль і призначення):
Антени повної апертури: параболічні антени (використовуються для спостереження на коротких хвилях, встановлено на поворотних пристроях), радіотелескоп з сферичними дзеркалами (діапазон хвиль до 3-см, нерухома антена; переміщення в просторі променя антени здійснюється опроміненням різних частин дзеркала), радіотелескоп Крауса ( довжина хвиль 10 см; нерухоме вертикально розташоване сферичне дзеркало, на яке направлено випромінювання джерела за допомогою плоского дзеркала, встановленого під певним кутом), перископічні ант енни (невеликі розміри по вертикалі і великі в горизонтальному напрямку);
Антени з незаповненою апертурою (два типи в залежності від способу відтворення зображення: послідовний синтез, апертурний синтез - див. Нижче). Найпростіший інструмент даного типу - простий радіоінтерферометр (пов'язані між собою системи з двох радіотелескопів для одночасного спостереження за радіоджерелом: володіє більшою роздільною здатністю, приклад: Интерферометр з апертурним синтезом в Кембриджі, Англія, довжина хвилі 21 см). Інші типи антен: хрест (хрест Міллса з послідовним синтезом в Молонго, Австралія, довжина хвилі 73,5 см), кільце (інструмент типу послідовного синтезу в Калгуре, Австралія, довжина хвилі 375 см), складовою интерферометр (інтерферометр з апертурним синтезом у Флерсе , Австралія, довжина хвилі 21).
Найточнішими в роботі є повноповороті параболічні антени. У разі їх застосування чутливість телескопа посилюється за рахунок того, що таку антену можна направити в будь-яку точку неба, накопичуючи сигнал від радиоисточника. Подібний телескоп виділяє сигнали космічних джерел на тлі різноманітних шумів. Дзеркало відбиває радіохвилі, які фокусуються і уловлюються облучателем. Опромінювач вдає із себе напівхвильового диполів, що приймає випромінювання заданої довжини хвилі. Основна проблема використання радіотелескопів з параболічними дзеркалами полягає в тому, що при повороті дзеркало деформується під дією сил тяжіння. Саме через це в разі збільшення діаметра понад приблизно 150 м збільшуються відхилення при вимірах. Проте, існують дуже великі радіотелескопи, які успішно працюють багато років.
Іноді, для більш успішних спостережень, використовують кілька радіотелескопів, встановлених на певній відстані один від одного. Така система називається радіоінтерферометром (див. Вище). Принцип його дії полягає у вимірюванні та записи коливань електромагнітного поля, які породжуються окремими променями на поверхні дзеркала або іншій точці, через яку проходить той же промінь. Після цього запису складаються з урахуванням фазового зсуву.
Якщо грати антен зробити не суцільний, а рознесеною на досить велику відстань, то вийде дзеркало великого діаметру. Така система працює за принципом «синтезу апертури». У цьому випадку дозвіл визначається відстанню між антенами, а не їх діаметром. Таким чином, дана система дозволяє не будувати величезні антени, а обійтися, як мінімум, трьома, розташованими з певними проміжками. Однією з найвідоміших систем подібного роду є VLA (Very Large Array). Цей масив розташований в США, штаті Нью-Мексико. «Дуже велика решітка» була створена в 1981 році. Система складається з 27 повноповоротних параболічних антен, які розташовані уздовж двох ліній, що утворюють літеру "V". Діаметр кожної антени досягає 25 метрів. Кожна антена може займати одну з 72 позицій, пересуваючись по рейкових шляхах. VLA по чутливості відповідає антени діаметром 136 кілометрів і по кутовому дозволу перевершує кращі оптичні системи. Не випадково саме VLA використовувалася при пошуку води на Меркурії, радіо-корон навколо зірок і інших явищ.
За своєю конструкцією радіотелескопи найчастіше відкриті. Хоча в деяких випадках для того, щоб захистити дзеркало від погодних явищ (температурних змін і вітрових навантажень), телескоп поміщають всередину купола: суцільного (Хайстекская обсерваторія, 37-м радіотелескоп) або з розсувним вікном (11-м радіотелескоп на Кітт-Пік, США).
Читайте також про інші види телескопів: