Come convertire un'antenna parabolica in un radiotelescopio

Se ti ritrovi con una vecchia antenna di comunicazione satellitare di 30 metri, cosa dovresti farne? Un'opzione è convertirlo in un radiotelescopio, che è esattamente ciò che gli astronomi della Auckland University of Technology in Nuova Zelanda hanno fatto con un vecchio piatto che giaceva nelle zone più settentrionali del paese.

Quindi cosa devi fare esattamente per convertire un'antenna di comunicazione in un radiotelescopio? Oggi, Lewis Woodburn della Auckland University of Technology e alcuni amici, rispondono a questa domanda descrivendo in dettaglio il processo che hanno attraversato per effettuare la conversione.

La vecchia parabola satellitare in questione è stata costruita nel 1984 per l'ufficio postale della Nuova Zelanda e trasferita a Telecom New Zealand nel 1987. Nel 2010 l'antenna era diventata obsoleta e l'azienda aveva interrotto la manutenzione con l'intenzione di demolirla. Fu allora che intervenne la Auckland University of Technology.

Ciò che hanno ereditato era molto diverso da un radiotelescopio all'avanguardia. Il piatto si trova vicino a una remota cittadina nell'estremo nord dell'Isola del Nord della Nuova Zelanda. Essendo a soli cinque chilometri dal mare, la corrosione salina era un problema significativo, soprattutto data la mancanza di manutenzione recente.

Quindi il primo compito del team è stato quello di pulire il servizio piatti e sostituire i bulloni e le attrezzature arrugginite. In particolare i motori che muovono la parabola si erano arrugginiti e comunque erano vecchi e inefficienti.

Inoltre, il meccanismo di puntamento della parabola permetteva alla parabola di viaggiare di soli ±170° rispetto ai ±270° richiesti per la radioastronomia. Quindi anche i cavi di alimentazione e la catena metallica che facevano tutto questo sterzo dovevano essere sostituiti con quelli più lunghi per consentire questo movimento extra. Il piatto richiedeva anche nuovi circuiti di arresto di emergenza per impedire che il piatto si spostasse oltre i suoi limiti meccanici.

Successivamente, il team ha esaminato il sistema di controllo del piatto. In origine, l'antenna aveva una coppia di grandi motori a induzione per la rotazione e una serie di piccoli servomotori CC con ingranaggi extra per tracciare i piccoli movimenti quotidiani dei satelliti geostazionari. Il team ha sostituito entrambi i set di motori con un singolo set di servomotori CC con encoder ottici ad albero che funzionano sia per la rotazione che per l'inseguimento.

Una delle sfide che hanno dovuto affrontare è stata la progettazione di un sistema di controllo senza una conoscenza dettagliata delle caratteristiche meccaniche dell'antenna, come la rigidità, l'inerzia, i carichi del vento e così via. Tuttavia, i test di rimessa in servizio hanno mostrato che il sistema è stabile con una precisione del servo migliore di un milligrado in condizioni di vento leggero, affermano Woodburn e co. E dicono che c'è margine sufficiente per migliorare le prestazioni durante le raffiche di vento, se necessario.

Il team ha anche utilizzato uno scanner laser per mappare la forma della superficie del riflettore. Qualsiasi deformazione grave potrebbe avere un'influenza significativa sulla precisione dello strumento. La forma è generalmente soddisfacente. Tuttavia, il risultato dell'elaborazione dei dati ha rivelato una notevole deformazione gravitazionale dell'antenna, affermano Woodburn e co. Dicono che questo sia il risultato dell'elevazione verticale richiesta per eseguire la mappatura che posiziona il piatto con un angolo di soli sei gradi.

Conoscere la forma esatta dovrebbe consentire agli astronomi di tenere conto di qualsiasi deformazione gravitazionale. Tuttavia, ciò richiede loro di capire come cambia la deformazione con l'elevazione del piatto, qualcosa su cui il team sta attualmente lavorando.

Infine, hanno dotato la parabola degli strumenti necessari per rilevare le onde radio dallo spazio. Il piatto ha una guida d'onda che invia il segnale nell'edificio sotto il telescopio. In quest'area si trova un nuovo ricevitore progettato per corrispondere a quello del radiotelescopio di Jodrell Bank nel Regno Unito, insieme a vari altri pezzi come un sistema di registrazione e una rete aggiornata per trasmettere dati e comunicare con altri radiotelescopi quando questo piatto opera come parte di un array.

Questo è un pratico nuovo pezzo di kit che dovrebbe avere un impatto significativo sul tipo di radioastronomia che si può fare in Nuova Zelanda. Il team prevede che la parabola funzionerà sia come strumento autonomo che con altre parabole come parte di un interferometro radio, sebbene siano ancora necessari alcuni aggiornamenti. Questa antenna da 30 m aggiunge significativamente alla capacità della Nuova Zelanda nella radioastronomia con un'ampia superficie ed è uno strumento altamente sensibile in grado di eseguire un lavoro significativo su una singola parabola, affermano Woodburn e co.

Per inciso, la parabola neozelandese non è affatto l'unica antenna di comunicazione satellitare convertita per la radioastronomia. Diversi piatti di dimensioni simili sono stati convertiti in Australia, Giappone e Africa.

Incredibile cosa puoi fare con un pezzo di vecchio metallo programmato per la demolizione!

Rif: arxiv.org/abs/1407.3346 : Conversione dell'antenna per telecomunicazioni da 30 m della Nuova Zelanda in un radiotelescopio

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