Вы, наверное, не ожидали увидеть кого-то, производящего астрономические наблюдения в пасмурный день в центре густонаселенного городского района, но это именно то, что происходило на недавней выставке Mini Maker Faire в Филадельфии 2019 года. Профессор Джеймс Агирре из Пенсильванского университета демонстрировал особенно компактный проект мини-радиотелескопа (MRT), построенный на основе старой спутниковой антенны DirecTV и небольшого количества недорогих компонентов, давая посетителям вид на небо таким, каким большинство из них никогда не видели. видел раньше.
С медленным крахом спутникового телевидения в Соединенных Штатах эти тарелки часто можно брать бесплатно, и довольно обычное зрелище на тротуаре в день мусора. Возможно, даже один (или трое) сидит на вашей собственной крыше, пока вы читаете это, ожидая новой жизни в эпоху Netflix.
Будь то для удовлетворения собственного любопытства или потому, что вы хотите пойти по стопам профессора Агирре и использовать его в качестве инструмента для распространения STEM, такие проекты, как MRT, упрощают создание функционального радиотелескопа своими руками.
Наведи и стреляй
MRT, как и любой подобный проект радиотелескопа, по существу состоит из двух отдельных систем: одна обеспечивает моторизованное наведение антенны, а другая - приемник, который фактически улавливает сигналы. Любая система может работать независимо от другой, но в сочетании с соответствующим программным «клеем» они позволяют пользователю отображать небо в радиочастотах.
Очевидно, что электроника и механические компоненты, необходимые для панорамирования антенны по небу, не очень сложны. Если вы хотите, чтобы все было по-настоящему просто и довольствовалось перемещением по одной оси, вы могли бы сделать это даже с помощью трекера «дверь сарая». Что действительно положило начало недавнему взрыву радиотелескопов DIY, так это проект RTL-SDR и эра недорогих программно-определяемых радиостанций (SDR), которые он вдохновил.
Неудивительно, что MRT также использует приемник RTL-SDR для обработки сигналов от малошумящего блока (LNB) в тарелке. Профессор Агирре говорит, что, поскольку они все еще используют стандартный LNB DirecTV, телескоп довольно ограничен в том, что он может «видеть». Но этого вполне достаточно для съемки солнца или спутников на орбите, что достаточно для демонстрации основных принципов работы радиотелескопа.
Для перемещения спутниковой антенны MRT использует Arduino, подключенную к трем драйверам Big Easy Driver от Sparkfun. Они, в свою очередь, подключены к шаговым двигателям в креплении антенны, которые имеют достаточную передачу, поэтому они могут перемещать тарелку без необходимости использования противовеса. Это делает его отличным кандидатом для помещения внутрь купола, что позволит вести наблюдения в любую погоду.
И приемник RTL-SDR, и Arduino подключены к Raspberry Pi, который запускает программное обеспечение для телескопа и предоставляет интерфейс для пользователя. Репозиторий MRT на GitHub содержит все различные инструменты и программы, созданные для проекта, в основном написанные на Python, которые могут стать полезным справочником, даже если вы не заинтересованы в копировании общего дизайна телескопа.
Бродя по небу
Когда мы посетили профессора Агирре, он пытался использовать MRT, чтобы найти Солнце. Вы могли бы подумать, что это достаточно простая задача в середине дня, но благодаря сплошному слою серо-стальных облаков, висящих низко в октябрьском небе, Сола было абсолютно нигде не найти с нашими скудными человеческими чувствами.
Геостационарные спутники глазами MRT
Пока тарелка медленно перемещалась по небу, мы говорили с профессором о телескопе и о различных модификациях, которые он претерпел за эти годы. В конце концов дисплей загорелся, показывая изображение необычно сильного сигнала, очевидно, MRT что-то слышал. После краткого осмотра профессор объявил, что мы не нашли солнце; вместо этого телескоп, скорее всего, пересекся с геостационарным спутником.
Именно этот рассказчик в стиле открытий приводил в восторг посетителей Мини-радиотелескопа. Никто не ожидал, что эта собранная воедино хитроумная штуковина из потребительского оборудования откроет новую экзопланету или поможет разгадать какую-то давно обдумываемую тайну космоса, сидя на стоянке в Филадельфии.
Но он был более чем способен указывать на объекты за десятки тысяч километров, в то время как наши собственные глаза даже не могли понять, где находится Солнце. Это очень реальным образом подтвердило, что что-то существует, и студенты, как молодые, так и старые, не могли не быть очарованы этим.