Добро пожаловать на наш астрономический форум!
Надеемся, что здесь вы сможете получить толковые ответы на свои вопросы по любительской астрономии основанные на опыте и знаниях, а не на догадках, мифах и чтении Интернета по диагонали.
Если вы решили присоединиться к нам - придерживайтесь и Вы в своих ответах этих правил

Зоны особого внимания: ЧАВО (FAQ), Обзоры оборудования и Окуляры

Использование пульсаров для локации

Радиоастрономия и всё, что связано с ней.

Модератор: Ernest

Ответить
оая
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 16 фев 2019, 19:38

Использование пульсаров для локации

Сообщение оая » 16 фев 2019, 20:10

Но я хотел бы задать вопрос опытным радиоастрономам:
Если принимаются радиосигналы в виде коротких мощных всплесков в радиодиапазоне при облучении приемника радиолучем от быстровращающихся звезд, то нельзя ли принят эти сигналы в виде радиоотраженных сигналов от крупных астрономических объектов. Пример: На наш приемник поступает периодический всплеск от далекой звезды. Значит мы знаем и можем прогнозировать время прихода этого сигнала и мощность. Вычисляем время задержки на время распространения сигнала дальше до, например, Юпитера и обратно можем принять со стороны Юпитера отраженный сигнал. В теории. Но почему никто не рапортовал о таких событиях. Слишком слаб сигнал? Не интересно?

Если развивать идею, то таким методом локации можно было бы обнаруживать крупные невидимые глазу астрономические объекты, засвеченные радиолучем звезды.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 12300
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Контактная информация:

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение Ernest » 16 фев 2019, 21:16

Для объектов расположенных далеко от пульсара эхо отраженное от них очень (1) слабо и (2) размазано во времени, так то его трудно зафиксировать.
Но если пульсар имеет в своем окружении очень близкое массивное тело, то оно может давать значимый по силе сигнал. К сожалению луч пульсара довольно узок и для фиксации эха требуется определенная удачная конфигурация в расположении Земли, пульсара и отражающего тела.
Статьи о фиксации эха пульсаров (в частности в Крабовидной туманности) вроде бы всплывают время от времени.
Больше работ в части фиксации светового эха (от сверхновых).

оая
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 16 фев 2019, 19:38

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение оая » 16 фев 2019, 21:30

Спасибо за ответ!
Маленькие замечания: Переотражение сразу после излучения, т.е. вблизи пульсара не эффективно для приема на Земле, т.к. действительно слабо. Но если переотражение происходит вблизи Земли, то картина меняется: Большие размеры отражающего объекта помогут увеличить мощность сигнала за счет площади переотражения при низкой освещенности. Таким образом преимущество получают близлежащие звезды. Можно попробовать определить наличие их массивных спутников.

Дополнительным плюсом может служить строгая периодичность и широкополосность отраженного сигнала для фильтрации от помех.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 12300
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Контактная информация:

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение Ernest » 16 фев 2019, 22:30

Боюсь, что шансы получить отражения сигнала пульсара от звезд хоть и ближайших к Земле близки к нулю. Просто прикиньте уровень падения уровня сигнала с учетом их видимого размера в тысячные доли угловой секунды, дальности и ненаправленности отражения.

Если прикинуть то порядок уровня сигнала отраженного от идеального зеркального шара примерно равен падающему на шар деленному на квадрат отношения радиуса шара и дальности регистрации сигнала. Диаметр средней по размерам звезды около миллиона км, расстояние до звезд в нашем ближайшем окружении порядка 100 триллиона км. Отношение диаметра к расстоянию составит около 10-8 а квадрат этого отношения 10-16 - таково примерно соотношение между величиной прямого сигнала от пульсара и отраженного от близких звезд. И это если бы они зеркально отражали сигнал!

оая
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 16 фев 2019, 19:38

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение оая » 17 фев 2019, 15:55

Не подходите строго к расчетам и примите это как легкое развлечение:

Мощность радиоизлучения 10 в 25 ватт. (кстати, почему в гамма диапазоне и рентгене в сто и десять тысяч раз больше?)
Диаграмма направленности относительно анизотропного излучателя 60 дБ. Это 10 в 6 степени раз по мощности.

Расстояние до пульсара примем 2,4 * 10 в 17 степени километров.

Формула напряженность поля в точке приема Е = квадратный корень из выражения : 60* мощность [W]* диаграмму направленности антенны [в разах] и все деленное на расстояние в метрах.

Подставляем числа и получаем 10 в минус 4 вольт на метр. Для проверки вычисляем площадь круга с центром в пульсаре и радиусом до Земли, находим напряженность поля на этом шаре и увеличиваем за счет диаграммы направленности.

После этого вспоминаем формулу соотношения вектора Пойтинга с напряженностями электрического и магнитного поля и получаем то же число 10 микровольт на метр. Вполне по силам небольшому радиотелескопу. Даже если числа на порядок или два другие, то на уровне шумов современных приемников. Но неучтеным остался фактор затухания радиоволн.

Это если принимать прямое излучение.
А что с переизлучением?

Пересчитаем напряженность поля в точке приема в эквивалентную мощность точечного передатчика, учитывая площадь «Юпитера» 60 на 10 в 16 степени метров, расстояние до ближайшей звезды 10 в 12 степени метров:

Мощность равна удвоенному произведению напряженности на площадь шара.
2*0,2 * 10 **(-10) * 60.
Получаем 24 * 10 в 6 степени ватт. Такую мощность излучает Юпитер в Солнечной системе (или где-то на таком же расстоянии от пульсара) облученный пульсаром.

На Земле эта мощность принялась с напряженностью поля в 0,01 мкВольт на метр.
Но если учесть, что переизлучается не вся энергия, то напряженность составит процент от этого. Принять такую мощность под силам только антеннам с площадью в сотни кв. метров и направленного излучения.

Не реально. Но остался простор для фантазии -
Почему бы не перейти в рентгеновский диапазон или в гамма квантовый, где мощность много выше?
И почему бы не использовать для локации взрывы сверхновых? Мы уже знаем, что взорвалось, но отраженный сигнал к нам еще придет...

avgorinych
Сообщения: 1020
Зарегистрирован: 19 апр 2016, 12:57

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение avgorinych » 17 фев 2019, 17:27

велкам за атмосферу Земли с собственным рентгеновским частным спутником)

как тебе такое илон маск

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0 ... 0%BE%D0%BF
Протуберанец Табби

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 12300
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Контактная информация:

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение Ernest » 17 фев 2019, 21:44

оая писал(а):
17 фев 2019, 15:55
Подставляем числа и получаем 10 в минус 4 вольт на метр...
Вполне по силам небольшому радиотелескопу.
Это если принимать прямое излучение.
На Земле эта мощность принялась с напряженностью поля в 0,01 мкВольт на метр.
То есть прямой сигнал сильнее отраженного всего в 104 раз? Я правильно понял?
Вы чего-то не учли, см мою грубую (и очень оптимистическую) оценку выше.
У меня предполагается, что имеется некий весьма удаленный пульсар, облучение которого попадает как на Землю, так и на объект размером с типичную звезду в окрестности Солнечной Системы (на дальности порядка 3 парсек). Соотношение уровня эха и прямого сигнала от пульсара получается порядка 10-16 без учета потери на не идеальное отражение.
Опишите ту геометрическую конфигурацию, которую обсчитывали вы.

"И почему бы не использовать для локации взрывы сверхновых?" -Для локации чего?
Эхо вспышек сверхновых регистрируют в визуальном диапазоне, правда как я уже говорил выше в основном от объектов близких к самой сверхновой, по соображениям энергетики (соотношению яркости эха по отношению к блеску вспышки).

оая
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 16 фев 2019, 19:38

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение оая » 18 фев 2019, 07:44

10 в степени 25 Ватт это мощность излучения пульсара
10 в степени 6 Ватт эта мощность попадает на Юпитер при облучении лучем.
Причем, 10 в степени 25 Ватт анизотропного излучения. Из типичных характеристик направленных антенн выбираем хороший коэффициент направленности антенны - 60 дБ. Это дает выигрыш в месте приема еще на 10 в степени 6.

Расчет немного корявый - модель излучения шар с радиусом Пульсар - Солнце. С вытекающими формулами площади шара, площади поверхности Юпитера, вектора Пойтинга, обычным делением на метры квадратные и т.п. Расчет такой модели делаю впервые и он просто прикидочный. Хотел выяснить суть - на сколько сложно принять отраженный сигнал.

Важный вопрос - Мощность излучения Пульсара 10 в степени 25 Ватт это на весь радиодиапазон от 0 Гц до 10000 ГГрц? Если так, то на детекторе приемника после фильтрации полосой даже 20 Мгц остается совсем немного мощности! Вступает в силу так называемая спектральная мощность. Т. е. Мощность деленная на весь частотный диапазон и умноженная на полосу пропускания приемника.

И в итоге в выигрыше широкополосные приемники от 1 Ггрц до 1000 ГГрц приемники?

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 12300
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Контактная информация:

Re: Радионаблюдения. Что и Как.

Сообщение Ernest » 18 фев 2019, 08:03

Еще раз. Нельзя-ли как-то изложить геометрию?
Правильно-ли я понимаю, что вы пытаетесь оценить мощность отраженного сигнала пульсара от нашего Юпитера, принимаемого на Земле?

оая
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 16 фев 2019, 19:38

Re: Использование пульсаров для локации

Сообщение оая » 18 фев 2019, 20:04

Отражение от любого тела размером с Юпитер на расстоянии от Земли до ближайшей звезды.

Сейчас уже не помню, но вместо площади круга отражающего тела я подставлял площад шара. Это не правильно. Но я уже сказал, что хотел оценить порядок величин.

Есть основное уравнение радиолокации. Наверное, по этой формуле точнее будет результат, но не хотел запутывать громоздкими, малопонятными формулами. Поэтому пошел по примитивному пути расчета напряженности на поверхности шара с радиусом до пульсара и отражением как прием с эвивалентного точечного источника.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 12300
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Контактная информация:

Re: Использование пульсаров для локации

Сообщение Ernest » 19 фев 2019, 10:16

Тогда в своих оценках вы промахнулись более чем на десять порядков

Если для простоты полагать, что уровень сигнала пульсара одинаков на Земле и на отражающем предмете, то зафиксированный на Земле отраженный предметом сигнал будет слабее прямого в отношение площади круга с радиусом предмета к площади сферы с радиусом расстояния от предмета до Земли. То есть примерно квадрат отношения радиуса предмета к расстоянию до этого предмета. Короче, см. выше.

оая
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 16 фев 2019, 19:38

Re: Использование пульсаров для локации

Сообщение оая » 03 мар 2019, 10:34

Да. Отраженный сигнал слабоват. Хотя он бы открыл новый мир исследований. Даже из ближайшего окружения Земли. Когда еще будет в распоряжении землян такой мощный радиопередатчик как из Пульсаров для облучения всего вокруг.
Но может быть еще по фантазировать на эту тему: Например, использовать скопления громадных тел (например, шаровые скопления) или ионизированного газа, пыли. Тогда облучаемая площадь возрастет в тысячи раз. Освещенность возрастет. Это как смотреть на яркую лампочку через сито с мелкими отверстиями. Причем свет от лампочки будет мигать. Одна проблема: к нам импульсы переизлучения будут приходить с разной задержкой. Их придется пропускать через компьютер с перебором времени задержки с "умным" алгоритмом для того, чтобы на выходе суммарный сигнал превысил уровень шумов, т.к. шум будет складываться не арифметически ("Важно помнить, что коррелированные сигналы суммируются линейно, тогда как случайные сигналы (такие как шумы) складываются геометрически, то есть как квадратный корень из суммы квадратов." из https://www.compel.ru/lib/ne/2015/9/4-o ... ey-chast-1 )
И проблемой останется период повторения импульсов - важно, что бы он небыл меньше задержек отражения от разных тел звездного скопления.
Здесь, возможно искать следы взрывных процессов - взрывов сверхновых или пр. Ведь вселенная полна загадочных звезд - https://interestingengineering.com/7-we ... 02-03-2019 :-)

Ответить