Ladislav Stanke Kontakt amatérským radioteleskopem November 24, 2015
Motivací pro zahájení projektu s názvem Kontakt amatérským teleskopem bylo tehdy pr·lomové pozorování studentky Emily Petroové
[1, 2].
PhD studentce se dle zprávy z 19. ledna 2015 poda°ilo radiote-
leskopem Parkes v Austrálii jako první na sv¥t¥ v reálném £ase zachytit tzv. fast radio burst
[3].
se záhy ukázalo, ºe zmín¥né signály byly vysílány n¥£ím aº velmi pozemským. Ve svém £lánku zaznamenaný signál je z kategorie tzv. Peryton·
[5].
Zpráva oblet¥la sv¥t v kv¥tnu roku 2015
[6].
Nane²t¥stí
[4]
pí²e, ºe
Tehdy se zá-
jemci o problematiku dov¥d¥li zajímavou, nicmén¥ ho°kou pravdu, ºe tyto záblesky pocházejí z mikrovlnných troub, respektive jejich brzkého otev°ení, je²t¥ p°ed automatickým ukon£ením £asova£em. Takové otev°ení má totiº za následek vznik podobných elektromagnetických pulz·, které hledáme v hlubinách vesmíru. Je²t¥, neº tato zpráva stihla oblet¥t sv¥t, byly zapo£aty práce na stavb¥ vlastního amatérského radioteleskopu, jehoº velkou inspirací byly stránky Davida Hawortha s ukázkou jeho vlastní varianty radioteleskopu
[7].
David Haworth na svých stránkách ukazuje, jak je moºné postavit teleskop s pouºitím malé satelitní
antény (paraboly) pouºívané pro p°íjem satelitní televize. Vzhledem k velikosti antény a ceny pot°ebných komponent se jedná o pom¥rn¥ nízkonákladovou stavbu, kterou si m·ºe dovolit tém¥° kaºdý zájemce o danou problematiku.
Podobnými projekty, pouºitelnými v rámci ²kolní výuky, se zabývala i samotná Evropská
kosmická agentura, která také zv¥°ejnila zprávu na toto téma
[8].
Pro vlastní stavbu bylo nutné zajistit celou °adu pot°ebného vybavení. Pochopiteln¥ nejd·leºit¥j²í £ástí systému je práv¥ zmi¬ovaná parabolická anténa. K zaji²t¥ní vy²²í kvality sledovaných signál· bylo rozhodnuto, ºe anténa musí být co nejv¥t²í, na druhé stran¥ by její cena m¥la z·stat co nejniº²í. V této kategorii zvít¥zila anténa KOVOSAT 120.
Jedná se o tzv.
st°edovou parabolu o pr·m¥ru 120 cm.
V porovnání s
b¥ºn¥ pouºívanými o-axis (o-setovými) anténami b¥ºných velikostí, které jsou v dne²ní dob¥ k vid¥ní na v¥t²in¥ £eských balkon· £i oken, nabízí moºnost zachytit slab²í signály. Vzhledem k tomu, ºe tento typ antény vyráb¥ný v Kovodruºstvu v. d. (SSR, rok 1989) se jiº dávno nevyrábí, bylo nutné zajistit její nákup mimo b¥ºné prodejní sít¥. Nakonec se tak poda°ilo s pomocí jednoho z koleg·. Dal²í nedílnou sou£ástí satelitní antény je tzv.
LNB (Low-noise block converter).
Vzhledem k pouºití st°edové paraboly musel být pouºit
[9].
Dal²ím £lánkem v signálové cest¥ je pak SDR - softwarov¥
jiný, neº se standardn¥ dodává v obchodní síti
de nované rádio, které umoºní z antény zachytávat signály ve frekven£ním pásmu mezi 10 aº 12 GHz. Byl zvolen model, který svým tvarem p°ipomíná b¥ºné USB ash disky. Tento typ SDR se dá jednodu²e zakoupit na serverech jako nap°. eBay. Svépomocí byl pak p°ipraven jednoduchý ltr stejnosm¥rné sloºky, který je za°azen za napájecí zdroj.
Zárove¬ byla vyrobena pot°ebná kabeláº.
Na dílnách SLO pak byl proveden
nový nást°ik antény a byla vyrobena montáº, která celou anténu nese.
Záhy se ov²em ukázalo, ºe nát¥r
rozptyloval elektromagnetické zá°ení, pravd¥podobn¥ kv·li obsahu kovových £ástic, proto musel být následn¥ odstran¥n. N¥kolik snímk· z p°ípravy teleskopu je vid¥t na obrázcích 1 - 3. Celá aparatura je napájena stejnosm¥rným laboratorním zdrojem. Rádiové spektrum je zobrazeno na displeji laptopu, kde je s ním moºné dále manipulovat.
1 (viz Obr. 4 a 5)
Pro p°edstavení projektu ²ir²ímu okolí byla zvolena moºnost populariza£ní p°edná²ky
v rámci pravidelných seminá°·, které probíhají v p°edná²kovém sále SLO a UP FZÚ AV R. Tato událost prob¥hla 17. b°ezna 2015. Na seminá° byli pozváni jak zam¥stnanci SLO, potaºmo P°F UPOL, tak samotní studenti. Zam¥stnanci SLO byli zváni p°es e-maily a letá£ky
2 vyv¥²ené na SLO, zam¥stnanci P°F UPOL
byli zváni pomocí stejných letá£k· umíst¥ných jednak na nást¥nce u vstupních dve°í a jednak na nást¥nce
1 Slidy p°edná²ky je moºné nalézt 2 Letá£ek je sou£ástí p°ílohy.
v p°íloze.
1
3
katedry optiky P°F UPOL. ir²í ve°ejnost byla pozvána p°es událost vytvo°enou na sociální síti Facebook . P°edná²ky se zú£astnilo celkem 48 podepsaných lidí, coº dokládám p°iloºenou prezen£ní listinou. Po skon£ení populariza£ní p°edná²ky byli v²ichni ú£astníci pozvání na dvorek p°ed budovou SLO UP a FZÚ AV R, kde jim byl radioteleskop také prakticky ukázán (viz Obr. 6). P·vodn¥ byla celá akce koncipována také jako pozvánka na £áste£né zatm¥ní Slunce 20. b°ezna 2015. Mým zám¥rem bylo ukázat, ºe zatm¥ní je moºné pozorovat i v rádiové oblasti - utlumením p°ijímaného zá°ení p°i p°echodu M¥síce p°es slune£ní kotou£, které by bylo demonstrováno poklesem k°ivky na displeji laptopu. Nane²t¥stí se vyskytla závada v p°enosové trase - konkrétn¥ od antény do SDR (Softwarov¥ de novaného rádia). Vzhledem k tomu, ºe SDR vyuºívá MCX konektoru je nutné vyuºívat mechanicky velmi nevýhodné redukce MCX-BNC, která zavinila vylomení tohoto konektoru na stran¥ SDR. Vzhledem k tomu, ºe jsem se v té dob¥ jiº chystal k odjezdu na povinnou studijní stẠdo n¥mecké Jeny nedo²lo jiº k náprav¥ za°ízení, které by zjevn¥ vyºadovalo nákup mechanicky odoln¥j²ího SDR. Souprava byla tedy v den zatm¥ní p°ístupná na dvorku SLO UP a FZÚ AV R, nicmén¥ vzhledem ke zmín¥né závad¥ nedodávala kýºené výsledky. Navzdory tomuto problému bylo cítit, ºe celý experiment vzbudil °adu pozitivních ohlas· jak z °ad zam¥stnanc·, tak zejména student·, kte°í si mohli dát do souvislosti znalosti spojující poznatky z optiky a radioastronomie, které spole£n¥ pojí teorie elektromagnetického pole, zejména pak ²í°ení elektromagnetických vln.
Obrázek 1:
Obrázek 2:
3 Screenshot
Jednoduchý DC ltr
P°íprava montáºe, na kterou bude anténa p°ipevn¥na
je moºné nalézt v p°íloze této zprávy.
2
Obrázek 3:
Obrázek 4:
Nást°ik antény
Populariza£ní p°edná²ka v p°edná²kovém sále SLO UP a FZÚ AV R
Obrázek 5:
Ukázka SDR (vlevo) a °e²itel s radioteleskopem
3
Obrázek 6:
Praktická ukázka radioteleskopu p°ed budovou SLO UP a FZÚ AV R
Reference [1]
Cosmic radio burst caught red-handed. [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
http://www.swinburne.edu.au/media-centre/news/2015/01/cosmic-radio-burst-caught-red-handed.html
[2]
Epic cosmic radio burst nally seen in real time [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
https://www.newscientist.com/article/dn26813-epic-cosmic-radio-burst- nally-seen-in-real-time/
[3]
Fast radio burst [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
https://en.wikipedia.org/wiki/Fast_radio_burst
[4]
Pettrof, E. et al: Identifying the source of perytons at the Parkes radio telescope. Mon. Not. R. Astron.
Soc. [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z: http://arxiv.org/pdf/1504.02165v1.pdf
[5]
Peryton (Astronomy) [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
https://en.wikipedia.org/wiki/Peryton_(Astronomy)
[6]
PhD student Emily Petro solves astronomy mystery [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
http://www.dailylife.com.au/dl-people/dl-entertainment/
[7]Itty
Bitty Radio Telescope Observing the Sun at 12 GHz [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
http://www.stargazing.net/david/radio/itty_bitty_radio_telescope.html
[8]
Radio Astronomy at Schools [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
http://astro.u-strasbg.fr/∼koppen/10GHz/docs/ nal_report_1_1.pdf
[9]
Inverto Pro Twin Flange LNB [online]. [ref. 2015-11-23]. Dostupné z:
http://www.inverto.tv/products/product.php?section=1&id=175&cat=8
Pod¥kování Záv¥rem této zprávy bych velmi rád pod¥koval lidem, bez nichº by realizace tohoto projektu nebyla moºná. Je to zejména Lubomír Kocián, který sehnal st°edovou parabolickou anténu a pomohl se zaji²t¥ním její renovace. Dále Ivan Nevrla, který zrestauroval montẠa Mgr. Milan Marek s jehoº pomocí jsem lakoval anténu. V neposlední °ad¥ bych rád pod¥koval doc. RNDr. Ond°eji Haderkovi, Ph.D. a RNDr. Petru Schovánkovi za to, ºe jsem mohl experiment realizovat na p·d¥ SLO a vyuºít prostor a prost°edk· dílen SLO.
4
P°ílohy •
Pozvánka na sociální síti Facebook
•
Letá£ek s pozvánkou
•
Prezen£ní listina
•
Slidy populariza£ní prezentace
Pozvánka na sociální síti Facebook:
5
SPOLEČNÁ LABORATOŘ OPTIKY UP A FZÚ AV ČR Pozvánka na odborný seminář, který se bude konat dne 17.3.2015 od 13.15 v kongresovém sále, 4. podlaží, 17. listopadu 50a, Olomouc
Program RNDr. Mgr. Ladislav Stanke – Kontakt radioteleskopem (s praktickou ukázkou) Mgr. Josef Pácalt – Fyzika top quarku Ing. Ladislav Chytka – AFP test beam
g
SPOLEdNALABORATOfrOPTIKY UPAFZi]AViR
FZA
Nazevakce:
Odborny sEmin{i. RNDr, Mgr. Ladislav Stankg - Kontakt radiotsleskopsm
lvlsto,den kondni:
17. 3. 2O15,od 13:15,kongrosow s5l, 4. podlaZl,SLO UP a Fz! AV CR, 17. listopadusoa,Olomouc
Nazevprojektu:
HyCkejtesvou alma mater 201,1 Jm6no
Pffjmeni
d.
titul
1,
2.
lRc(( lk, r ^
a t(tNA
3.
Pr'ucr
JOSEF
H*,
,1
flD
:e:J
'' t , 17'i
6_
.),v ni't .)r!t,ii,'ll
7.
a. 9.
10, 11.
15.
'
;;
DOf rlvi K
.9",-,lro,,o\
)o,,..-
/aL zx 72 n 'Jt l
I //'41-A'i' A , N TO V I ' N
(J,
E' z tt-f rVovl{ L i
VL,\-iYA
i",-{
3c 3t
L]FOL r,Aol/0.>t L74a
VP Ut
L4(,
U/\
(4"nts\
,/l ,".{o. ,' ,, J4N
)h.t
,,), t.a )
ttc Av.L 070L
D/ t4z'L
JleuA
A Poi
lilj(tl
f i(,ii4f'0
Vfct
VAC-,t'S 4
fllBTiN
VPOL
?qi lr-[ovq'
Z,+rtoqrca e rA! dud,l
7,+V+tW
l z , \ Jn
J/+RO/'4t//L J {r},'
lti a f hit ?th.
24.
Hor-vAT( n1€/./1,
\.1
TAWL
{.4Pnr
'fut, itritt F,ti,tri4 l-"t \t
7l^;2 flL
/TV/(
t-vat
le ). SIA UP
{zoreo-4-Prrb
li -.
l\.<::)
'lr;s,t ,sY--,- L,
,/)
-{D/.,4.u-}
rrJr)-\'. .r .. (4
Ph ..! .
llv I t ! c\cV,\.J-
',r!r
tt u/ X,u,,la-
l\c^r r,l IYAfu A
30.
07aL
uf
H 4n {R.(]/A'
24.
i-
tu2
18.
22.
.'l
!ttro-
/f,,U{Ad,V.4
20,
\
t'trll
17,
\,r,,'YLULA
\r
AU2Bfu4
/-EM4
' /+!2
t //)12,
iraEk 3fta,cv1r.rl s Prll-l(
Hu".onr
UP, L
.')
V(]s"
,.i tJ /:L',,4//,
16,
19,
LrPtl
jqilc: c .l 7
\\\ iL
podpis
zam€atnavatel/VS
.:
:At rC 2.4
trhl k"c\
,4----.*L /(t t, ,l+.1c0/Y,rwr"4u
-.t,\
'1.,.1'q"/'*
' ./}zZ t\[
\8iZ-),,1-2".,2:
t.-s- A, 'a)/?
-=#z? l)r
-
SPOLEdNALABORATOfrOPTIKY UPA FZf AV ER
g
FZa
N6zevakcer
Odborny sgmin6l - RNDi. Mgr. Ladislav Stanke - KontaK radioteleskopem
Mfsto,den kon6nl:
17.3, 2015,od l3:15, kongresow sal,4. podlaZi,SLO LJPa FzUAV eR, 17. llstopadu5Oa,Olomouc.
N6zevprojektur
Hydkejtesvou alma mater 2014 Piijmonl
K€ ert--t t-4 32. 33_ 34_
1,1/GtlQs\li
r
42, 43.
52, 53. 54.
57.
50,
) Fcr
16 p11cl-t
L;t''v* Lcrct €
U?DL
)/OA,lLetlq
Atk(,lKa ULt,Q'iett L F-tt< JAv r,trrE<
i'ii I r rA
51.
PE-rU
UfbL U?dL
46.
50,
L)lt t
l/dc{o\tCilA'
$,+t',+c
49.
CUtr,t\
UFOL
45.
48.
9t,;
tA t2 ,) /'t / t7
r-i(LoL+ -\ANA
k4tratvzr
47,
zamestnavatelA/S
ul0l
A(r)f-t",/f 40,
titul
i\6 6t?rlr2
t'l4L,rxc,r' qNNo!q'
38.
Jmeno
uAtlF-Ll'oIlA/ h l L t o ,4 '
EVA FAIK (lqLl,''-^iDAL r lc,Q
l^i b,
O"JDAE1
L A ar s L l , ' Yllzl / t,)4
ltev/t ,v'zoult j
/y''"1 2"- ,
fu.c& /Ia,'tl" t
'. +-,\7a- ft,*Anz'
r J( a l
I l^^l'"-- -"' -4'.r"(
q PcL I Ftt g L-^c
Vrc
1.o
i"5
9L )
Itu
L)<7-cr:t
(r?(l I FZ@a/tvcftt/lP,/l
fui o If A,/
podDis
et x ,(Lo
loi-L
'K-zrt. 1/t'uu',t-1lr'L Cc-l-zlr'r-,r,1.,,
'r(,1-2.,,-
23.11.2015
Kontakt radioteleskopem Ladislav Stanke
1
23.11.2015
2
23.11.2015
3
23.11.2015
3 hlavní nevýhody amatérské radioastronomie: • a) Radioteleskop stále nelze koupit úplně běžně, jako jeho optický protějšek (nutnost stavby vlastního přístroje) • b) Radioastronomie klade mnohem větší důraz na znalosti z oblasti (radio)elektroniky a teorie signálů • c) Cena mikrovlnných přijímačů
4
23.11.2015
25 MHz – 1.8 GHz
5
23.11.2015
6
23.11.2015
3 základní zdroje záření: • a) Záření černého tělesa (termální) • b) Kontinuální zdroje záření netermálního původu (brzdné a synchrotronové záření) • c) Čarové zdroje (např. již zmíněný vodík – λ ≈ 21 cm, f ≈ 1420 MHz)
7
23.11.2015
Základní typ experimentu DRIFT SCAN
(anténa je statická)
SDR # a Radio-SkyPipe
8
23.11.2015
A ještě něco…
9
23.11.2015
…pojďme si to vyzkoušet!
10
