15 m radioteleskop
Podręcznik
obserwatora
Opracował:
K.M. Borkowski
Katedra Radioastronomii, Centrum Astronomii UMK
Toruń — Piwnice 2003
Spis treści
1 Wstęp
2 RT15 — współrzędne i parametry
3 Przygotowanie radioteleskopu do obserwacji
4 Obsługa systemu sterowania radioteleskopu RT15
4.1 Uruchomienie programu
4.2 Komendy sterowania
4.3 Zbiory z komendami |
1 Wstęp
Projektantem głównym parabolicznego radioteleskopu o średnicy 15 m
był mgr inż. Zygmunt Bujakowski. Budowę rozpoczęto wiosną 1976 r.
a zakończono w październiku tegoż roku.
Oddanie do użytku tego radioteleskopu umożliwiło włączenie się Katedry
Radioastronomii UMK do międzynarodowych obserwacji VLBI. Pierwsze
listki interferencyjne na bazie do Effelsbergu (RFN) uzyskano z
obserwacji na fali 6 cm przeprowadzonych w dniu 31 maja 1981 r.
Odtąd radioteleskop był używany regularnie do celów VLBI z
wykorzystaniem systemu Mark IIc i rubidowego wzorca częstotliwości.
Prowadzono nim również okazjonalnie inne obserwacje. Przez pewien czas
np. monitorowano kilka najsilniejszych pulsarów
(Borkowski
i in. 1983). Po zbudowaniu 32-m
radioteleskopu, który przejął ciężar obserwacji VLBI, antena 15-metrowa
była używana do celów dydaktycznych i w kilku programach badawczych.
Od 1 stycznia 1997 r. do czerwca 1998 r. odbiorano nią dane telemetryczne
pochodzące z polskiego eksperymentu POLRAD na satelicie Interball2.
Przez dwa lata (od lutego 2000 r. do grudnia 2001 r.) prowadzono
spektralne obserwacje specjalnego typu wybuchów na Słońcu —
tzw. wąskopasmowych szpilek — w paśmie 1420 MHz (Dąbrowski i in. 2002).
2 RT15 — współrzędne i parametry
Współrzędne podane w załączonej tabelce
(Borkowski
i Bååth 1992)
odnoszą się formalnie do
międzynarodowego układu ziemskiego ITRF (IERS Terrestrial Reference
Frame). Wskazują one na punkt na osi biegunowej
teleskopu, przez który przechodzi płaszczyzna prostopadła
do tej osi i zawierająca oś deklinacji. Przyjmując elipsoidę
IAU (wielka półoś 6378140 m i spłaszczenie 1/298,257) dostaje
się dla tego referencyjnego punktu anteny:
|
| x, składowa równikowa na λ = 0°
| 3638609,62 |
± 0,19 m |
| y, składowa równikowa na λ = 90°E
| 1221773,23 |
± 0,54 m |
| z, składowa biegunowa (φ = 90°)
| 5077024,50 |
± 1,66 m |
| Promień wodzący |
6364619,98 | ± 1,42 m |
| Długość geograficzna (wschodnia) |
18°33'39,72" | ± 0,03" |
| Szerokość geocentryczna |
52°54'37,93" | ± 0,03" |
| Szerokość geodezyjna |
53°05'43,79" | ± 0,03" |
| Wysokość nad elipsoidą |
112,35 | ± 1,43 m |
|
| |
|
Parametry 15-metrowego radioteleskopu
| Typ | sterowalna antena paraboliczna |
|
|
|
| Średnica reflektora d | 15,0 | m |
| Odległość ogniskowa f | 4,9650 | m |
| Stosunek ogniskowej do średnicy f/d | 0,331 |
| Głębokość czaszy H = d2/(16f) | 2,8323 | m |
| Kąt rozwarcia 2Θo = 4arctg[d/(4f)] | 148,2531 | ° |
| Powierzchnia całkowita
8πf2[cos–3(Θo/2) –
1]/3 | 199,92 | m2 |
| Apertura (powierzchnia zbierająca) πd2/4 | 176,71 | m2 |
|
Równanie paraboli*
| r = 2√{f(f – z)}
= 2f tg(Θ/2) |
|
| Odległość: ognisko – oś deklinacji |
5,9097 | m |
| — oś deklinacji – oś biegunowa |
3,250 | m |
| Nachylenie osi biegunowej |
53°5'43" |
| Największa wysokość (bez pojemnika ogniskowego) |
17,478 | m |
| Dokładność powierzchni reflektora (rms) |
2 | mm |
| — ustawienia kierunku |
0,01 | ° |
| Szybkość ruchu (obie osie) |
0,25 ÷ 25
| °/min | |
| Zakres ruchu w osi deklinacji |
–32
÷ +97 | ° |
| — — — — biegunowej |
–6h12m
÷ +6h12m | |
| Przyśpieszenie (średnio) |
~1 | °/s2 |
| Całkowity ciężar (bez balastu w przeciwwadze) | 45 | t |
| Liczba paneli (24 + 4 + 1) | 29 |
* r jest
odległością od osi symetrii radioteleskopu, wzdłuż której
mierzona jest
współrzędna z, poczynając od ogniska paraboloidy
i dodatnio w kierunku
czaszy.
Θ jest kątem pomiędzy osią z
i promieniem wodzącym.
|
|
3 Przygotowanie radioteleskopu do obserwacji
• W kabinie pod anteną sprawdzić datę i czas
systemowy na komputerze
(musi być to czas uniwersalny, a nie strefowy) w przypadku rozbieżności
ustawić datę i godzinę komendami DOS'a date oraz time).
Włączyć zasilanie i odblokować napędy obu osi.
• Bazowanie RT15
Przed każdą sesją obserwacyjną należy prócz czasu i daty w
komputerze sprawdzić poprawność „bazowania" radioteleskopu,
gdyż błędy
(szczególnie nierzadkie błędy grube, np. wielokrotności jednego stopnia)
oznaczają systematyczną utratę sygnału podczas całej obserwacji.
Jeśli po włączeniu zasilania obie lampki kontrolne położenia dokładnego
(dolne, które w czasie ruchu zapalają się na krótko co każdy 1°
obrotu teleskopu) są zapalone, a od położenia zgrubnego (górne,
pokazujące obszar w okolicy bazy) zgaszone, to oznacza że teleskop
rzeczywiście stoi w położeniu bazowym.
Gdy jest inaczej, należy zablokować teleskop, przestawić sterowanie na
„ręczne" (pozycja R na przełączniku przy ścianie pomieszczenia
pod teleskopem) i po odblokowaniu tak przestawić teleskop (operując
przełącznikiem kierunku W–Z lub N–S i pokrętłem prędkości ruchu) w
danej osi, aby przy wygaszonej lampce górnej zapaliła się lampka
dolna.
W pozycji bazowej na indykatorach powiniśmy mieć wskazania
358.635
i
51.150
(kąt godzinny i deklinacja, odpowiednio). Jeśli wskazania
te są znacząco (więcej niż np. o 0.01) różne, to poprawne wartości
należy wprowadzić za pomocą specjalnego przyrządu (niewielkie plastykowe
pudełko z 11 klawiszami i kablem zakończonym 25 wtykowym złączem).
W tym celu podłączamy ten przyrząd do gniazdka na płycie czołowej
aparatury (znajdującego się tuż poniżej wskaźnika deklinacji) i wduszamy
jeden z dwóch ostatnich klawiszy na pudełku (lewy od kąta godzinnego,
a prawy od deklinacji).
Po zakończeniu bazowania należy przestawić sterowanie z „ręcznego"
z powrotem na „automatyczne" (z pozycji R na A).
•
Program sesji obserwacyjnej w zasadzie powinien obejmować końcowe
ustawienie anteny w bazie. W razie, gdy ten warunek nie jest spełniony albo
w przypadku zakończenia obserwacji przed planowanym czasem, należy
przerwać sterowanie z pliku i ustawić antenę w bazie, a następnie
zablokować ją i wyłączyć zasilanie napędów.
4 Obsługa systemu sterowania radioteleskopu RT15
Całe oprogramowanie radioteleskopu zostało przygotowanie w języku C przez
mgr Eugeniusza Pazderskiego.
4.1 Uruchomienie programu
Przed uruchomieniem programu sterującego należy sprawdzić, czy
czas systemowy danego komputera jest równy wskazaniom zegara czasu
uniwersalnego i czy jest właściwa data. Jeśli istnieje rozbieżność,
należy ją usunąć ustawiając czas w komputerze komendą time,
a datę — date.
Na komputerze w kabinie pod anteną
Program uruchamiany jest spod systemu DOS przez komendę
rt3.
Program automatycznie
wczytuje plik rt3.cmd, zawierający podstawowe komendy potrzebne do
uruchomienia systemu. Po uruchomieniu program oczekuje na impuls minutowy,
po czym w pełni instaluje się przez około 15 sekund. Następnie należy
włączyć zasilanie i odblokować napędy obu osi radioteleskopu.
Po zakończeniu obserwacji i ustawieniu teleskopu w pozycji
bazowej trzeba zablokować napędy i wyłączyć ich zasilanie.
Na komputerze w sterowni (trao2)
Należy wlogować się na jeden z komputerów UNIXowych jako użytkownik
oper (trzeba znać niejawne hasło!). Program sterujący uruchamiamy
w oknie hpterm poleceniem:
(bez argumentów). Pozwala to na sterowanie anteną z klawiatury.
W celu wprowadzenia komend sterujących ze zbioru o nazwie plik
piszemy cd /temp/oper/rt3cmd (w tym katalogu powinien znajdować
się ten zbiór komend), a następnie:
Poprawne byłoby też polecenie
rt3load /temp/oper/rt3cmd/plik wydane z innego katalogu.
Jeśli zachodzi potrzeba przerwania wykonywania komend z pliku należy
w oknie hpterm napisać <Ctrl>c i dalej sterować ręcznie
lub ponownie uruchomić czytanie innego pliku. Zakończenie wykonywania
programu rt3 następuje po komendzie
1
wydanej w oknie RT3 Command Module.
4.2 Komendy sterowania
Sterowanie ruchem anteny
| ps α δ |
— śledzenie źródła o rektascensji α
i deklinacji δ [deg lub h/d m s] |
| po Δα Δδ |
— offset pozycji α i
δ w stopniach
[–9.9 ÷ 9.9] |
| pop r θ |
— offset w postaci biegunowej:
odjazd na odległość r pod kątem θ |
| pos n | — przejazd z pozycji offset do pozycji
–offset w czasie n minut |
| pod | — wyłączenie offset-u pozycji |
| pp HA δ |
— najazd na pozycję (HA, δ)
wyrażoną w stopniach |
| pb | — pozycja bazy; to samo co pp 358.635 51.150 |
| pser | — pozycja serwisowa; to samo co pp 88.240 -22.160 |
| psd | — anulowanie powyższych komend |
| epoch rok | — epoka współrzędnych polecenia ps |
|
Zbieranie i prezentacja danych
Dane z odbiornika mocy całkowitej gromadzone są w katalogach o nazwach
złożonych z numeru dnia i numeru miesiąca (np. 10VIII — 10 sierpnia)
i w zbiorach o nazwach złożonych z numeru
godziny i rozszerzenia .dat (np. 03.dat).
| addch n | — włączenie n-tego kanału A/D |
| rmch n | — usunięcie n-tego kanału A/D |
| samp m | — ustalenie liczby m próbek na sekundę |
| inf m | — zapis do zbioru informacji o czasie i położeniu
anteny co m minut |
| sc n | — zmiana skali wykresu mocy całkowitej n razy |
| of V | — wprowadzenie przesunięcia sygnału na wykresie
o V woltów (offset) |
Operacje na zbiorach
| lf zbior | — otwarcie zbioru roboczego |
| sa | — zapis danych ze skanu po częstotliwościach do
zbioru roboczego |
| sap | — zapis skanu po położeniu
do zbioru roboczego |
| cofi zbior | — otwarcie zbioru z komendami sterowania |
| end | — zamknięcie zbioru z komendami sterowania |
Inne komendy (polecenia v... są przeznaczone tylko
dla osób upoważnionych!)
| comment napis | — wprowadzenie napisu napis na ekran |
| he | — pomoc |
| vh V | — ustawienie napięcia V na przetworniku D/A kąta
godzinnego |
| vd V | — ustawienie napięcia V na przetworniku D/A
deklinacji |
| vr V | — ustawienie napięcia V na przetworniku D/A kąta
godzinnego do śledzenia |
4.3 Zbiory z komendami
Program może być sterowany automatycznie za pomocą komend podanych z pliku.
Zbiór oprócz komend może zawierać daty i godziny ich wykonania. Jeżeli
ich nie ma program natychmiast wykonuje wszystkie komendy. Wykona je także,
jeśli podany czas będzie wcześniejszy od aktualnego. Po wczytaniu zbioru
komend program w dalszym ciągu przyjmuje komendy z klawiatury. Każdy zbiór
musi kończyć się komendą end.
Przykład:
| 24/08/1995 10:35:00 | ps 125.32 45.69 |
| 24/08/1995 10:40:00 | po 5.0 0.0 |
| 24/08/1995 12:43:00 | pos 5 |
| pod |
| pb |
| end
|
UWAGA! Data i godzina muszą być podane dokładnie
w takim formacie, jak w przykładzie.
Porady praktyczne na temat zbiorów z komendami
- Po komendzie ps należy dać teleskopowi czas na dojazd
na ustaloną pozycje. Na początek może to być 5 do 7-miu minut
(teleskop w tym czasie powinien wszędzie zdążyć). Czas ten
można skrócić po zmierzeniu czasu koniecznego na dojazd.
- Początek ustawiania pozycji może być podany na czas
wcześniejszy niż moment wywołania zbioru. Nie należy jednak
przesadzać.
- Komenda end może być wydana z klawiatury. Także wtedy
kończy wykonywanie komend ze zbioru.
- Przy nazwie zbioru można wywołać inny dysk, zbiór musi
być jednak na katalogu głównym tego dysku.
File translated from
TEX
by
TTH,
version 3.40 on 05 Oct 2003.
