T.2. Radioastronomie

T.2.5. Antennen-Felder und VLBI

Da die physikalischen Bedingungen eher gegen den Betrieb gigantischer einzelner Radioteleskope sprechen, entwickelte sich die Radiointerferometrie sehr schnell weiter.

Bemerkenswert ist die von den physikalischen Voraussetzungen bedingte und von den praktischen Notwendigkeiten früh erzwungene multinationale Zusammenarbeit auf diesem Forschungsgebiet. Ein Land allein kann aufgrund seiner limitierten geographischen Ausdehnung diese Wissenschaft nur in Grenzen betreiben.

a) Mobile Antennen-Felder

Figur ARR: Kreuzförmiges Antennenarray von Radioteleskopen (aus US 6 593 876 B2).

Es etablierten sich über die Zeit verschiedenste Geometrien für Felder von erdgebundenen Radioantennen, die zusammengeschaltet werden, wie lineare, kreuz- und sternförmige Anordungen. Sinnvollerweise sind die dort eingesetzten Radiodetektoren meist gegeneinander verschiebbar auf Schienen angeordnet.

Je nach Aufgabenstellung und gewünschter Auflösung können auf diese Art viele einzelne Radioteleskope individuell und flexibel gegeneinander angeordnet und ausgerichtet werden. Ein Beispiel, wie solch eine Anlage aussehen kann, ist der US 6 593 876 B2 zu entnehmen (Figur ARR).

b) Aktuell betriebene erdgebundene Radiointerferometer

Als Beispiele für heute im Betrieb stehende Radioteleskop-Felder sei auf die Interferometer in Westerbork (Niederlande), das Very Large Array (VLA) bei Socorro in New Mexico und das IRAM-Interferometer in den französischen Alpen verwiesen.

In Westerbork sind seit 1970 14 Parabolantennen mit einem Durchmesser von jeweils 25 m in einer insgesamt 2,7 km langen Linie nebeneinander aufgereiht. Das VLA beherbergt 27 Antennen mit 25 m Durchmesser, die auf einer Y-förmigen Anlage mit einer maximalen Basislinie von 36 km aufgestellt werden können. Das IRAM-Interferometer besteht aus 6 Antennen mit 15 m Durchmesser, die in 2550 m Höhe auf dem Plateu de Bure liegen, und in Ost-West-Richtung 368 m und in Nord-Süd-Richtung um 760 m separiert werden können.

Doch reichen die o.g. Separationen oft nicht aus, auch wenn sie wie beim VLA einer Radio-Antenne mit dem Durchmesser des Stadtgebiets von München entsprechen können, um längerwellige Radiostrahlung mit befriedigender Auflösung zu registrieren. In diesem Fall werden Radioteleskope sogar über Kontinente hinweg synchronisiert zusammengeschaltet. Diese Vernetzungen firmieren unter dem Begriff "Very Long Baseline Interferometry" (VLBI).

Ein Beispiel hierfür ist das "Very Long Baseline Array" (VLBA), dem Teleskope und Arrays auf Hawaii, auf dem nordamerikanischen Kontinent und den Jungfrauen-Inseln in der Karibik angehören. Das europäische Pendant (European VLBI Network, EVN) fasst ebenfalls kontinentübergreifend Radioteleskope zusammen, d.h. von Europa über China und Südafrika bis Puerto Rico.

c) Radiointerferometer aus Satelliten und Bodenteleskopen

Figur RIS: Satelliten-Erde-Radiointerferometer (aus US 5 497 169 A).

Die Kopplung von Radioteleskopen ist jedoch nicht nur auf terrestrische Empfänger beschränkt. Es sind auch Kombinationen von erdgebundenen mit satellitengestützten Teleskopen bekannt und in der Praxis auch erfolgreich eingesetzt worden. Als Beispiel sei auf US 5 497 169 A verwiesen (Figur RIS).

In diesem Fall werden Radioantennen an Bord von zwei beabstandet fliegenden Satelliten (11,12) mit einer Antenne auf der Erde (10) zusammengeschaltet.

Zitierte Patentdokumente
Patentnummer	Jahr	Titel
US 5 497 169 A	1993	Wide angle, single screen, gridded square-loop frequency selective surface for diplexing two closely separated frequency bands
US 6 593 876 B2	2001	Adaptive microwave antenna array

Ergänzungsdokument
Patentnummer	Jahr	Titel
US 3 392 398 A	1961	Radio telescope

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