Радиотелескоп

    Мы привыкли видеть мир в оптическом диапазоне и слышать в звуковом. Всем известно, что летучая мышь видит в темноте благодаря ультразвуковому локатору. Существует множество приборов, расширяющих человеческие возможности восприятия – к этому относится вся измерительная аппаратура. Она отображает всевозможные физические процессы в графическом или звуковом виде, доступном человеку.



    Техническое описание


    Данная установка представляет собой двухкоординатное сканирующее устройство. Оно работает в диапазоне 10ГГц, на этих частотах работают ТВ спутники. Первоначально планировалось сделать фотографию геостационарной орбиты. Дополнительно к этому было интересно посмотреть на Солнце, а так же, из разряда детской любознательности хотелось узнать, видна ли будет Луна и, вообще, что же будет на снимке.

    В устройстве использована параболическая сетчатая антенна, конвертер на диапазон 10-12 ГГц, двухосевое поворотное устройство, со специально разработанным пультом управления, написана программа для управления поворотным устройством. Чтобы оцифровывать уровень, собрана плата из логарифмического преобразователя уровня AD8313, АЦП MAX1236, контроллера, передающего информацию в COM-порт. Программа, управляющая поворотным устройством, принимает данные с АЦП, добавляет к ним временные и координатные метки и сохраняет в файл. Изображение строится по простому, но необходимому алгоритму, т.к. точность координат – 1 градус, а данные идут со скоростью 10 отсчетов на градус. Т.к. в нашем случае тарелка крутится по горизонтали, то по горизонтали разрешение примерно 10 точек на градус, а по вертикали 1 точка на градус. Полный панорамный снимок с обзором на 360 градусов по ширине и 90 градусов по высоте делается примерно полтора часа. Благодаря возможностям конвертора можно принимать излучение с различной поляризацией отдельно и получать различные изображения. Такие черно-белые изображения можно составлять в одно цветное, благодаря этому спутники выглядят разноцветными. Немногие об этом догадываются, но параболическая система с головкой в фокусе параболы имеет возможность фокусироваться не только на спутники, но и пытаться сфокусироваться на, например, соседний дом, благодаря чему можно получить четкие снимки, на которых можно разглядеть каркас парника и даже рамы окон притом, что диаметр параболического отражателя значительно превосходит по размеру их ширину.

    Пример работы телескопа





    Снимки


    Фокусировка

    Вынося приемник из фокуса параболы можно фокусироваться на разные расстояния.



    На верхнем изображении фокусировка на спутники, а на нижнем — на дом, при этом спутники стали более размытыми.

    Аура

    Вначале, когда надо было настраивать работу всей системы, за опорную точку был принят спутник Eutelsat36B геостационарной орбиты на 36º восточной долготы. Когда нами был получен положительный результат, мы сделали широкий снимок и увидели деревья. Они были очень размыты и вокруг них на некотором расстоянии была видна аура. В дальнейшем, с настройкой и дообработкой в фотошопе и осмыслением проекции, стало видно и ясно, что аура деревьев – это провода линий электропередач.



    Луна

    Все знают, что вокруг Земли вращается не только Луна, но и более яркий объект — Солнце, в чем можно убедиться, посмотрев эту анимацию, на котором видны оба светила.



    Северное сияние

    Все кто пытался смотреть спутниковое телевидение в дождь или снег, когда на небе есть только одна сплошная темная туча, знают что качество принимаемого сигнала зависит от метео-обстановки. В данном случае очевидно, что радиосигнал от спутника гасится в тучах. Но есть и другие факторы, влияющие на качество приема, например, излучение от Солнца. Нами замечено, что часто через некоторое время после сильных солнечных вспышек картинка с метеоспутников принимается с очень сильными шумами – это работает ионосфера, создавая шум.

    Мы сделали снимки в период солнечной непогоды. г. Наро-Фоминск. Эффект происходил после захода Солнца.



    На анимации видно движущееся Солнце.

    Вспышки на земле

    Однажды при периодической съемке были замечены длительные мощные вспышки, занимающие большую часть неба. Трудно получить реальное мгновенное изображение, если один снимок делается в течении 8 минут, но вы можете посмотреть на анимацию, сделанную так как это было возможно.



    Если вам есть что сказать по поводу вспышек или просто есть что добавить к этой теме, пожалуйста, пишите в комментариях.

    Все изображения можно посмотреть здесь: meteosputnik.ru/radiotelescope
    Share post

    Comments 101

      +2
      А «слушать» реликтовое излучение или излучение тогоже солнца не пробовали?
        0
        Реликтовое излучение слушать дорого, у него слишком низкая анизотропия. Для этого придется спутник на орбиту выводить.
          0
          Для реликтового излучения надо «слушать» где-то в диапазоне 140-160 Ггц
          +61
          невероятно крутая статейка.

          Все знают, что вокруг Земли вращается не только Луна, но и более яркий объект — Солнце
          not sure if trolling or just a mistake.
            +4
            А человек — пуп вселенной. А чо?
              +4
              В некотором смысле да. Доподлинно не доказано существование иного разума, а разум при всем нашем несовершенстве, самое величайшее изобретение нашей с вами современности. Уж и похорохориться нельзя.
                +2
                Разум — не изобретение, однако.
                  +5
                  Изобретение Вселенной, наверное?
                    +6
                    По определению, изобретение — продукт деятельности разума. Поэтому, разум не мог возникнуть в результате изобретения.
                      +12
                      Зануда ((
                        0
                        Доказано существование разума? А вот поди определи что это такое? Искуственный то сделать не могут — а тут оказывается он есть :)
                          +1
                          Я подхожу к этому вопросу классическим обывательским образом: я осознаю свое существование, значит я мыслю. Значит я существую. Нельзя от этого плясать?

                          ПС. Господа религиозные и остальные фанатики, если у вас претензии к моему мировосприятию, то помимо минусования кармы, может быть, вы как-то озвучивали бы свою точку зрения? Вам это ничего не стоит, а меня дурака глядишь, да и образумит.
                            0
                            Если к этому начинать как то подходить, то это здорово. Поскольку разум вещь странная, достаточно назвать себя разумным и попасть в ловушку самообмана. Под знаменем разумности и самолюбования, наверное делались самые большие злодеяния. Разум штука сложная и возможно, нам еще ооооооооочень далеко до него.
                            Декартово (не помню, его ли?) «Мыслю значит существую» только пол правды(.
                        +1
                        А вот по этому поводу есть разные версии ;)
                          0
                          Какие разные версии? По определению, к изобретению способен только разум, и при этом изобретение — это что-то принципиально новое. Даже в случае креационизма: Бог разумен — следовательно изобрести разум он не мог.
                    +1
                    Да ладно, вы посмотрите на размер Вселенной. Очевидно же, что мы не одни.
                    0
                    Вы разве не знаете, почему собака машет хвостом?
                    +13
                    В чём ошибка?
                    С нашей точки зрения действительно Солнце вращается вокруг нас, а планеты описывают сложные кривые.
                      +1
                      По ссылке можете насладиться визуализацией обеих точек зрения. Переключатель в нижнем правом углу.
                        0
                        Предлагаю за точку отсчета вращения принять ведро с водой, если вода в нем не образует воронку, значит, оно точно не вращается «объективно».
                          0
                          Не совсем. Одно из двух: или ведро не вращается, или Вселенная исчезла.
                          +4
                          Надо дожить до конца июля 2079, посмотреть чем по телеку пугать будут:)

                            0
                            Парад планет?
                              +6
                              Да, причем настоящий, а не как тот, что по рен-тв в 2012 раскручивали на день рождения майа. Наверно, надо заниматься спортом и правильно питаться, чтобы заценить эту шумиху в '79ом:)
                        +7
                        На счет вспышек: может быть это радар самолета?
                          0
                          Кстати, вертикально движущийся объект на анимации с солнцем: разве это может быть луна?
                            +3
                            Это спутник на геостационарной орбите, он постоянно совершает такие колебания, я уточню его название.
                              0
                              вероятно, он уже на исходе срока службы и корректировать наклонение орбиты прекратили
                                0
                                Если он потерялся, то в пределе он может зацепить другой спутник? Если не механически, то перекрыть вещание соседу сможет. Надо все-таки выяснить что это, пока не получилось.
                                • UFO just landed and posted this here
                                    0
                                    Раз мы его видим, значит, он что-то передает в Ku-диапазоне, а значит, скорее всего, полностью работоспособен.
                                    Как спутники в одной орбитальной позиции на ГСО не сталкиваются — наверное стохастически, все-таки одна позиция — это 735 км места.
                                    Мне кажется, если бы на спутниках были обычные камеры, поискать на изображениях соседние спутники (особенно в процессе перемены позиции) было бы интересно.
                                    К сожалению, пока не слышал, чтобы на спутники ГСО устанавливали камеры для наблюдения за другими спутниками :)
                              • UFO just landed and posted this here
                                +9
                                Скоро нюхоскоп будет или так и придётся ждать 3000 года?
                                  +18
                                  Вы не поверите — аспирант из GeorgiaTech показал в прошлом году.

                                  Стерео Нюхоскоп/Stereo Olfacticon

                                  По его словам, ход мыслей был такой: вот есть у людей два глаза — это позволяет видеть в 3D; есть два уха — это позволяет определять источник звука. И есть две ноздри — но направление запахов человек определять не умеет (в отличие от некоторых насекомых).

                                  Первые эксперименты свелись к «расширению стереобазы» — он буквально воткнул в каждую ноздрю по соломинке для коктейля. К сожалению, эксперимент и последующее заглядывание в учебник анатомии показали, что хотя ноздри и две, но «сенсор» для запахов только один.

                                  Пришлось изворачиваться. В результате и получилась система, показанная на фотографии: респираторная маска, гибкие трубки для увеличения стереобазы, и два кулера, которые попеременно подают в нос запахи то с левой, то с правой стороны.
                                  На конференции он с завязанными глазами — и не вертя головой — определял с какой стороны ему поднесли кофе, а с какой — зажжённую сигарету.
                                  Для прототипа вроде неплохо :)
                                  +6
                                  Неужели на орбите так и висит целая цепочка спутников?
                                    +12
                                    Да. Это геостационарная орбита, и она очень заполнена. Местами, на каждом градусе видимом с земли сидит спутник, а то и несколько (с разделением каналов по частотам и поляризации, конечно). На каждом градусе, потому что геометрическая селективность простеньких параболических антенн как раз и составляет что-то около одного градуса.

                                    Вот тут можно посмотреть список спутников по градусам: www.satsig.net/sslist.htm
                                      +22
                                      В копилку бесполезных фактов: угловое расстояние в 1° на высоте ГСО — это 735 км по прямой между спутниками.
                                        0
                                        наверное кольца Сатурна это дикое количество спутников перемолотых в пыль от времени
                                          +1
                                          Да нет, это же бычки от сигарет, разве кассини это еще не отфотографировал?
                                      +3
                                      Погодные радары в самолетах, емнип, как раз в диапазоне 10ГГц работают. Может засветка была как раз от пролетающего самолета?
                                        0
                                        Скажите, а по какому принципу вы распределяли цвета спутникам на фотке, где вы фокусировались на них?
                                          +2
                                          Мы можем принимать излучение с разной поляризацией отдельно. Далее в фотошопе мы можем делать все, что хотим%) размытие, резкость, по цветам самое простое — это сделать каждый принимаемый канал отдельным цветом: красным, синим и зеленым. Вот пример отдельных каналов: meteosputnik.ru/userfiles/file/Radiosnimok_full.jpg

                                          Общей научно-обоснованной процедуры преобразования данных в цветную картинку нет, записей к каждой картинке тоже нет.
                                          +3
                                          Я так понимаю, следующий шаг — собрать ФАР. Скорость сканирования больше на несколько порядков, да и точность наверняка лучше чем 1 градус. Сложна ли математика?
                                            +5
                                            Математика простая, но вот собрать в кучу 2^n приемников, со всех них собрать синхронно поток цифровых данных и потом обработать — уже задача.

                                            Если не хочется в цифре над этим трудиться, то надо делать программируемые линии задержки, что еще большая трудность.

                                            Как мне кажется, ФАР пока не удел любителей.
                                              0
                                              ФАР это не массив приемников, приемник по прежнему остается один — это массив антенн с микшерами, изменяя коэффициент микширования(от +1 до -1) каждой антенны изменяем диаграмму направленности такой антенны. Сложность и правда есть, но она меньше чем N отдельных приемников.
                                                +3
                                                Мне так кажется, что Вы что-то путаете.
                                                Чтобы синтезировать диаграмму направленности, надо не амплитудой принимаемого сигнала управлять, а фазой.
                                                Фазой можно управлять либо используя программируемую линию задержки, либо обрабатывая цифру.

                                                В том случае, если приемник один, необходимо получить синхронную амплитудно-фазовую картину приходящего фронта волны (по всему массиву приемных антенн) за время меньшее, чем по крайней мере половина периода несущей частоты.

                                                Предположим, мы работаем на 10ГГц, и у нас 16 приемных антенн. Разрешение, прямо скажем, так себе.
                                                Нам нужно за 5E-11 секунд произвести 16 операций переключение приемного тракта и оцифровки сигнала.

                                                Я себе это слабо представляю.

                                                На ФАР локаторов ПРО так не делают, используют n ячеек в каждой из которых приемный модуль, т.е. антенно-фидерная система, МШУ и блок согласования.
                                                  +1
                                                  Суммируются именно сигналы с антенн, ячейки представляют из себя простые линии задержки(наверно не такие уж простые, если сигнал радара многочастотный) сдвигающие сигнал на 90 градусов(инверсией с него получается -90 градусов) и поступают эта пара сигналов на микшер, просто там вероятно одновременно происходит и усиление сигнала т.к. довольно сложно потом смикшировать сигналы уровня микровольт.
                                                  Если бы в каждом блоке был приемник то информация по фазе с антенны безнадежно потеряется в процессе обработки.
                                                  Причем, линии задержки должны учитывать еще и путь сигнала с антенны по фидеру и до сумматора.
                                                    +1
                                                    Вы не правы. Можно (и часто делается) снабдить каждую антенну своим приемником. Если приемники будут работать от одного общего гетеродина, то фазовая информация в сигнале промежуточной частоты потеряна не будет. Затем эти сигналы сигнал можно либо оцифровать и обрабатывать в цифре, либо обрабатывать аналоговым способом, но в любом случае на сравнительно низкой промежуточной частоте это делать проще чем на СВЧ.
                                              +1
                                              Математика там не особо сложная. А вот сама решётка из параболических антенн будет феерична, да и схема управления лучом уже нетривиальна…
                                              +5
                                              Соседи вас ещё за шпионов не приняли? :)
                                              • UFO just landed and posted this here
                                                  0
                                                  Чего так и не дождался — ролика «антенна в процессе сканирования»…

                                                  А, упс — он в самом начале, вот и пропустил… %)
                                                    0
                                                    Насчёт вспышек — надо смотреть от координат антенны и направления съёмки… Вообще — желательно писать дополнительно видео-ряд в процессе с видом от облучателя и синхронизацией с временем-точками: тогда можно глянуть, что происходило в этот момент — самолет пролетел, или гроза гремела…
                                                      0
                                                      Я боялся, что заметят, что видео поддельное, ведь обычно собаки не бегают хвостом вперед [2м14с], а оказывается даже и видео незаметно:)
                                                        0
                                                        Хахаха и вправду незаметно :)
                                                      +1
                                                      А что это за яркий объект в середине нижнего края первых снимков (зелёный)?
                                                      Почему видно деревья и дома (а не просто они закрывают спутники)? По идее, они отражают излучение из-за «спины» антенны, а откуда оно там? Сигнал спутников уже отражённый от земли и других зданий?
                                                        +6
                                                        А можно таким образом заснять город на частоте WiFI?
                                                          0
                                                          Радиовизор?
                                                            0
                                                            Длина волны довольно большая, разрешение будет посредственное. Да и так понятно что отовсюду светит.
                                                              +1
                                                              Светит отовсюду, но интенсивность везде разная, так что картинка получилась бы симпатичная.
                                                              0
                                                              Можно, но нужны люди, которые этим займутся.
                                                                0
                                                                Невысокое отношение ценности полученных данных к трудозатратам.
                                                                  +1
                                                                  Если посмотреть, чем «ценным» люди иногда в свободное время занимаются, эта идея — одна из наиболее ценных :)
                                                                  Я бы с радостью посмотрел/поучаствовал, если бы знал как
                                                                    +1
                                                                    Пиши в личку, посмотрим:) Идеи есть.
                                                                      +1
                                                                      написал :)
                                                                        0
                                                                        Если не сложно — подключите и меня к обсуждению.
                                                                          0
                                                                          И меня! Есть одна интересная идейка.
                                                                  +1
                                                                  Статья удивительная, как в плане тематики увлечения, так и в результатах.

                                                                  По поводу объекта, который перемещается поперек орбиты геостационарных спутников. Это полярная орбита и приполярная, на них летают спутники Iridium, GlobalStar, LandSat-5 и др.

                                                                  Очень понравилась предыдущая статья автора, "СВЧ пассивный радиотеплолокатор в диапазоне 10 ГГц", там также много интересных фактов.
                                                                  • UFO just landed and posted this here
                                                                      0
                                                                      Все возможно. Это какие должны быть «болтания» в километрах, если тут написано 8 ноября 2013 г.:
                                                                      Нижний край снимка начинается от 10° выше горизонта, а верхний край это 30°.
                                                                      В нижнем левом углу можно заметить дублёры вспышек.
                                                                      Временной интервал между кадрами 8 минут.

                                                                      Если это на геостационарной, то автор статьи пишет 17 октября 2013 г. про него так:
                                                                      центре картинки, самый яркий, это спутник с которого транслируют «Триколор»,
                                                                      а третий слева от него (маленькая красная точка) это метеорологический спутник
                                                                      Meteosat 7. Он ниже остальных, т.к. сильно «болтается» на орбите, от 15° до 29° по высоте.

                                                                      Про этот спутник.
                                                                      На гифке он стал уже четвертым слева от «Триколора».
                                                                      0
                                                                      Спутники на низкой обите делают оборот за примерно полтора часа. У автора один кадр занимает 8 минут. Так что это точно не низкоорбитальный спутник. Скорее всего один из тех квази-геостационаров, имеющих небольшое наклонение орбиты (там есть довольно много с наклонением до 15 градусов). Его видимая траекория должна быть вытянутой сверху вниз восьмёркой, что похоже на правду.
                                                                        0
                                                                        За временем лучше вести отсчет по положению Солнца, а не по кадрам.
                                                                      +11
                                                                      Это самая крутая самоделка, за мою историю наблюдений на хабре. Вторая по крутости — захватчик молний.
                                                                        0
                                                                        Более того, сбылась детская мечта взглянуть на мир в радиоволновом диапазоне, а картинка со сменой фокуса доставила особое удовольствие как фотографу.
                                                                          +1
                                                                          Оценили боке?
                                                                            0
                                                                            Какое-то оно похожее на картину интерференции.
                                                                              0
                                                                              Сама тарелка мятая, надо пробовать сделать фотки с другой.
                                                                          0
                                                                          Можно ссылку?
                                                                        0
                                                                        Вспышка в небе, или на земле?
                                                                        Может быть это просто сварка?
                                                                          +1
                                                                          Кадр длится вроде полтора часа, а вспышка занимает несколько кадров. На сварку не похоже… может спутники-шпионы, осуществляющие периодический сброс информации на землю.
                                                                          0

                                                                          А это, что постоянно движется?
                                                                          image
                                                                            0
                                                                            Временной интервал между кадрами 8 минут. Отсюда.
                                                                              0
                                                                              Да это понятно, я говорю: интересно что за объект движется сверху в низ, на кадрах.
                                                                              +2
                                                                              Я уточнил что это за светящийся объект, но оказалось, что никто не знает:) Посмотрим повнимательнее на координаты и амплитуду и разберемся.
                                                                                –1
                                                                                Метеорит… )
                                                                                  +1
                                                                                  Если не он, то точно Нибиру. Наконец-то
                                                                                  0
                                                                                  На вашем же сайте написано:
                                                                                  17 октября 2013 г.
                                                                                  В центре картинки, самый яркий, это спутник с которого транслируют «Триколор»,
                                                                                  а третий слева от него (маленькая красная точка) это метеорологический спутник
                                                                                  Meteosat 7. Он ниже остальных, т.к. сильно «болтается» на орбите, от 15° до 29° по высоте.
                                                                                  image
                                                                                    +3
                                                                                    Надо будет стереть эту ошибку. Это не он.
                                                                                      0
                                                                                      Не прояснилось что это могло быть? МКС? Спутник с радаром?
                                                                                  0
                                                                                  На днях прочитал про Inclination — некоторые спутники сильно болтаются в точке стояния. Это позволяет им не тратить топливо на стабилизацию своего положения. Прием ведется следящими антеннами, которые удерживают его в фокусе.
                                                                                  картинка https://www.n2yo.com
                                                                                  image
                                                                                  Пример с еще большим Inclination: 13.1 — www.n2yo.com/satellite/?s=20253
                                                                                  18 градусов — www.n2yo.com/satellite/?s=12635
                                                                                  (Военный спутник связи)

                                                                                  0
                                                                                  Снимки конца 2013, интересно было бы посмотреть на снимки сейчас, после того как появился спутник ABS2
                                                                                    +2
                                                                                    Знатная гирлянда на нас светит :)
                                                                                      +1
                                                                                      Интересно, что на западе гирлянда существенно ярче, чем на востоке.
                                                                                        0
                                                                                        А как можно добиться большего разрешения? Улучшать механику или антенну?
                                                                                          0
                                                                                          Для этого надо решить много проблем, например, уменьшить угол направленности антенны. Кроме этого надо выкинуть все запчасти поворотного механизма и сделать все совсем по-другому — это дорогая затея:) Может быть получится что-то хорошее, если продолжить альтернативный проект habrahabr.ru/post/215331/
                                                                                          0
                                                                                          Вспышки на земле
                                                                                          Однажды при периодической съемке были замечены длительные мощные вспышки, занимающие большую часть неба. Трудно получить реальное мгновенное изображение, если один снимок делается в течении 8 минут, но вы можете посмотреть на анимацию, сделанную так как это было возможно.

                                                                                          1. На 0:49 видео "Радиотелескоп" видно, что сам радиотелескоп установлен невысоко, за забором, рядом с проезжей частью дороги.
                                                                                          2. На 1:09 фильма "Эксперимент с лампочками в диапазоне 10 ГГц" показано излучение от энергосберегающей лампы.
                                                                                          3. Сопоставляем пункты 1 и 2, получаем, что причиной мощных вспышек со стороны земли мог быть автомобиль, например с включенными ксеноновыми фарами (высокочастотный и высоковольтный блок питания) или другим электронным оборудованием.

                                                                                          Никто не приезжал во время съемок?
                                                                                            0
                                                                                            Может быть где-то кто-то к кому-то приезжал когда-то, но сопоставлять эти вспышки вот так запросто невозможно, время разное, мощности разные, направления разные, периоды разные. Источники можно искать руками, перемещаясь, если они где-то на земле.
                                                                                            0
                                                                                            Не хотите ли попробовать сделать интерферометр с большой базой :)? Поставить две тарелки в разных частях дачи: вот вам и большее разрешение…
                                                                                              0
                                                                                              Не, не хотим :-) Смысла особого не вижу. Если нужно высокое разрешение, то следует переходить на более высокие частоты, 20 — 30 ГГц и механику применять более точную. Это всё не просто и не дёшево.

                                                                                            Only users with full accounts can post comments. Log in, please.