Radiotélescope (VLBI)

Original:  http://geodesy.hartrao.ac.za/site/en/geodesy-equipment/radio-telescope-vlbi.html

Mis à jour le jeudi 8 septembre 2011 09:27

Introduction

Les radiotélescopes sont utilisés en géodésie pour VLBI (Very Long Baseline Interferometry), qui est la technique géodésique plus précise pour déterminer les deux les cadres de référence terrestre et céleste (TRF & CRF). Ceci à son tour aide à déterminer l’orientation de la terre dans l’espace. Pour les quatre dernières décennies géoscientifiques ont utilisé les produits de données envoyées par cette technique dans des applications scientifiques telles que l’enquête sur l’évolution de la terre. Demande d’une augmentation des performances et la précision requis qu’un nouvel ensemble de critères convient pour un futur système VLBI géodésique. Ceci est envisagé comme VLBI2010.

Technique

VLBI géodésique est une technique axée sur l’espace qui permet une mesure précise de la terre et son orientation spatiale inertielle. Un référentiel galiléen est défini par les radiosources compactes, des milliards d’années-lumière de la terre, appelé les quasars. Orientation de la terre dans ce cadre de référence inertielle est mesurée. Le quasarsare observée avec un réseau mondial de radiotélescopes. Télescopes dans le réseau enregistrent simultanément des signaux de quasars avec les signaux provenant des horloges atomiques locales sur disques durs. Au corrélateur, les données sont lues pour déterminer les retards différentiels. De ces différences dans les heures d’arrivée des signaux à des télescopes divers, les lignes de base entre les télescopes peuvent être déterminés avec une précision de quelques millimètres. En outre, les données VLBI nous permettent de déterminer la CRF et TRF et pour mesurer les paramètres d’orientation de la terre (EOP) ainsi que les paramètres de la troposphère.

Fig1. Concept géodésique de VLBI – radio télescopes sur différents continents observer les quasars et les différences de temps d’arrivée de signal sont utilisées pour estimer la distance entre les télescopes.
(de http://lupus.gsfc.nasa.gov/files_documents/vlbi_brochure_1990s/vlbi_concept.gif)

Applications

Seulement géodésique VLBI assure la liaison entre les CRF et TRF nécessaire pour déterminer l’orientation de la terre dans l’espace inertiel.
Géodésique VLBI permet une mesure précise de :
• les positions et les vitesses des sites occupés par des antennes VLBI
• Paramètres d’Orientation de la terre (EOP) – mouvement du pôle, UT1, précession, nutation
• Troposphericparameters – retards de Zénith total et humide de chemin d’accès, les données météorologiques pour les stations

Vitesses de fig2.station (de http://itrf.ensg.ign.fr/ITRF_solutions/2005/ITRF2005.php)

Fig3.motion du pôle (de http://hpiers.obspm.fr/eoppc/eop/eopc04/eopc04-xy.gif)

Fig4. Variations de la durée de la journée (à partir de http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/earthor/ut1lod/figure3.html)

Sachant l’orientation de la terre dans l’espace inertiel et positions des antennes VLBI sur terre permettre géoscientifiques aux phénomènes de modèle qui changent l’orientation de la terre (par exemple atmosphérique angulaire, marées océaniques et courants, des réponses élastiques de la terre solide) et des postes de station (tels que les mouvements des plaques tectoniques, déformation de la croûte près de failles, rebond post-glaciaire, activité volcanique).

Fig5. Facteurs qui influencent le mouvement de la terre (de http://lupus.gsfc.nasa.gov/files_documents/vlbi_brochure_1990s/vlbi_concept.gif)

Référence fig6.HartRAO-Wettzell (de http://vlbi.geod.uni-bonn.de/baseline-project/plot_com_362.png)

VLBI géodésique à HartRAO

Géodésique VLBI expériences réalisées presque tous les jours avec un réseau mondial de radiotélescopes (Fig7.) en observant les sources radio environ 50. HartRAO participe annuellement à 52 de ces expériences. Le radiotélescope de 26 mètres Hartebeesthoek (Fig.8.) est le seul télescope sur le continent africain participant à des expériences VLBI géodésiques. Il forme le point de référence absolu pour la référence Hartebeesthoek94.

Fig7. © T. Krichbaum, MPIfR

Fig.8. Crédit : Thomas Abbott

Au cours d’une géodésique VLBI expérimenter, les signaux de radio extra galactique sources sont recueillies par le télescope de 26 mètres et acheminée vers récepteurs de longueurs d’onde à laquelle géodésique VLBI opèrent, à savoir 3,5 cm et 13 cm. Le signal est amplifié, horodatées et enregistré sur le disque (Fig10.) de l’enregistreur Mark5A (Fig9.). L’horodatage est assurée par une horloge atomique de haute précision hydrogène maser.

Figues 9. & 10. L’enregistreur Mark5A supporte des débits jusqu’à 1024 MB/s et enregistrements dans un tableau de 8 disques amovibles d’IDE.

Le pack de disque avec des données est envoyé au corrélateur où les données brutes des stations sont combinées et traitées pour produire des bases de données qui sont envoyées aux centres de données pour tenir. Centres d’analyse de récupérer des bases de données de centres de données et génèrent des produits scientifiques.

Fig11.from observations aux résultats (à partir de http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/vlbi/en/whatisvlbi/principle.html)

VLBI2010
Vieillissement des antennes, détérioration des environnements RFI, l’électronique désuet et coûts d’exploitation élevés, il est difficile de maintenir les niveaux requis de précision, de fiabilité et de rapidité avec le système actuel de VLBI géodésique. Avances récentes dans la fabrication de l’antenne, Electronique numérique et technologie de transmission de données ont permis de visualiser un nouvel instrument capable de répondre à la demande pour plus de précision, flux de données continu et raccourci fois à la livraison du produit.
VLBI2010 objectifs :
• Précision – 1 mm pour les postes du site, 1 mm/an pour la vitesse (TRF)
• EOP – mesure en continu
• Produits IVS – génération rapide et distribution

Recommandations du VLBI2010 :
• petites antennes
• les réseaux de données haute vitesse, disques de haut-débit
• automatiser les opérations et procédures

VLBI2010 actuelle

Current VLBI2010
Antenne parabolique de taille 5 – 100 m plat ~ 12 m plat
Tua vitesse ~ 20 – 200 deg / min > 360 deg / min
Sensibilité 200 – 15 000 SEFD < 2 500 SEFD
Bande Passante S / X band ~ 2 – 18 GHz
Enregistrement des taux 128 / 256 Mbps 8 – 16 Gbps
Transfert de données Généralement livré des disques, des virement e-transfer e-transfer, e-VLBI, disques de navire lorsque requis

Tableau 1 Comparaison du courant et de spécifications de VLBI2010 (de http://mars.hg.tuwien.ac.at/~wresnik/IUGG2007_VLBI2010_final.pdf)

HartRAO et VLBI2010

Établissant un nouvel Observatoire de géodésie spatiale, l’Institut International pour la géodésie spatiale et Earth Observation (IISGEO), à Matjiesfontein permettra à HartRAO afin d’aider à réaliser la vision de VLBI2010. VLBI2010 collocation exigences seront satisfaites avec VLBI, GNSS et SLR/LLR seront placés sur le site. Observations GNSS et VLBI sont affectées de la même façon par les effets atmosphériques, ce qui permet une estimation de l’atmosphère commune. Matjiesfontein répond aux critères de sélection de site de VLBI2010 d’une atmosphère bénigne et réduit les interférences radio. La technologie développée pour KAT/MeerKAT/SKA peuvent être utilisée pour produire les antennes de faible coût, petits, rapides, mais aussi les flux et les récepteurs proposée par VLBI2010. HartRAO est le représentant de l’Afrique uniquement au réseau géodésique international VLBI. Le réseau sera considérablement affaibli ne serions-nous pas en mesure de répondre aux exigences de la VLBI2010.

Références

Behrend, D. [et al.], 2007. VLBI2010. [Affiche] Présenté à la XXIV de l’UGGI à Pérouse, en Italie, du 2 au 13 juillet, de Homepage.Accessed de Joerg Wresnik le 24 septembre 2007.
http://mars.Hg.tuwien.AC.at/~wresnik/IUGG2007_VLBI2010_final.pdf
Groupe de GSFC VLBI, 1995. VLBI – mesurer notre évolution de la terre. [Brochure en ligne], depuis le site Web du Goddard Space Flight Center. Consulté le 24 septembre 2007.
http://lupus.gsfc.NASA.gov/files_documents/vlbi_brochure_1990s/
Groupe de travail de IVS 3, 2005.VLBI2010 : courant et besoins futurs pour les systèmes géodésiques VLBI. Rapport du groupe de travail 3 de l’IVS diriger le Conseil, le 16 septembre. Consulté le 24 septembre 2007.
FTP://ivscc.gsfc.NASA.gov/publications/MEMOS/IVS-2006-008v01.pdf

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