Stąpając po antenach

Stacja radioteleskopu LOFAR, położona w Łazach nieopodal Bochni, była celem wycieczki uczestników dziesiątej Międzynarodowej Konferencji „Astronomia XXI wieku i jej nauczanie”. Czemu pojechaliśmy akurat w rolniczo użytkowaną okolicę, gdzie pośród pól ponad rok temu wyrosły anteny ciekawych świata astronomów? Sam pomysł utworzenia radioteleskopu, czyli narzędzia pozwalającego obserwować Wszechświat na falach radiowych, ma już prawie dziewięćdziesiąt lat. Inżynier Karl Jansky odebrał w roku 1931 po raz pierwszy radiowy sygnał pochodzenia pozaziemskiego. Od tego czasu wykształciły się dwie techniki obserwowania promieniowania elektromagnetycznego o długościach fali zawartych między milimetrem a dziesiątkami metrów. Pierwsza technika polega na naśladowaniu obserwacji w zakresie optycznym – otóż przy pomocy ogromnych czasz o rozmiarach niekiedy setek metrów koncentruje się fotony radiowe w ognisku, wskutek czego w aparaturze odbiorczej, podobnie jak w zwykłym radioodbiorniku, powstają sygnały elektryczne. Druga metoda polega na wykorzystaniu zjawiska interferencji, czyli wzmacniania lub wygaszania się fal o tej samej długości, ale różnych fazach. I właśnie na tej zasadzie działa wieloantenowy radioteleskop LOFAR. Wymaga on jednak posiadania sieci anten odbiorczych, położonych możliwie daleko od siebie i połączonych łączami  światłowodowymi o gigantycznej przepustowości. Dzięki astronomom z Uniwersytetu Jagiellońskiego, Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego i Centrum Badań Kosmicznych PAN ulokowano w Polsce trzy „oczka” takiej sieci, a jedno z nich znajduje się nieopodal Niepołomic, bo wśród pól miejscowości Łazy koło Bochni. Profesor Marian Soida, naukowiec  z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego, objaśnił nam działanie stacji i całego systemu, składającego się z przeszło pięćdziesięciu zespołów anten rozlokowanych na terenie całej Europy.

 

 

 

 

 

Wszystkie one mogą pracować w trybie interferometru, ale też każda z nich stanowi samodzielne obserwatorium radioastronomiczne. Sama stacja w Łazach zajmuje niewielki obszar na skłonie wzgórza otoczonego uprawami rolnymi – dość powiedzieć, że aby tam dojść, trzeba pokonać pole obsiane soją. Na ogrodzonym terenie umieszczone są dwa zespoły anten radiowych.

 

 

 

Pierwszy z nich, Low Band Antennas, w skrócie LBA, pozwala na odbiór fal o częstotliwościach między 10 a 90 Megaherców, czyli długości od trzech do 30 metrów. Liczy on sobie 96 stanowisk, rozmieszczonych możliwie losowo w kilkumetrowych odległościach.

 

 

 

 

Istotne jest, aby powierzchnie odbijające, złożone z metalowej siatki, były położone w jednej płaszczyźnie. Fala elektromagnetyczna odbita od takiej powierzchni wzbudza prąd zmienny w każdym z dwóch dipoli, a powstały w ten sposób sygnał elektryczny jest przesyłany kablem do centralnego digitalizera. Tam, po wstępnej obróbce, następuje operacja syntezy poszczególnych sygnałów, a wyniki są przesyłane cyfrowo do centrali w holenderskim mieście Groningen. W efekcie uzyskuje się mapy radiowe wybranych miejsc na niebie, z ciekawszych wyników warto przytoczyć konstatację, że na niskich częstotliwościach galaktyki zdają się być rozleglejsze, aniżeli na obrazach w świetle widzialnym. Ciekawostką jest fakt, że obecność ludzi, a nawet chodzenie po powierzchni siatek odbijających w żaden sposób nie zakłóca pomiarów – co dzieci ochoczo wykorzystywały biegając tu i tam.

 

 

 

 

 

 

 

 

Drugi zespół anten jest już bardziej skomplikowany, składają się nań regularnie ułożone segmenty o rozmiarach 5 na 5 metrów, każdy z nich zawiera kilkanaście pojedynczych anten ustawionych bardzo dokładne w stosunku do linii północ – południe.

 

 

 

 

 

Odbierają one sygnały o większych częstotliwościach, odpowiadających falom o długościach od jednego do trzech metrów  i nazywane są High Band Antennas, w skrócie HBA.

 

 

 

 

 

Także sygnały analogowe z tych anten przesyłane są do lokalnego komputera i po przetworzeniu na postać cyfrową wędrują szybkim łączem internetowym do centrum w Holandii. Ten system dał już spektakularny wynik w postaci odkrycia podwójności kwazara znanego jako 3C196. Powstanie stacji LOFAR w Polsce było korzystne zarówno dla całego systemu, jak i dla polskich radioastronomów. To jeden z niewielu projektów, umożliwiających obserwacje nieba na falach metrowych, a co ważniejsze, w stacjach obserwacyjnych nie ma żadnych elementów ruchomych, zatem można się spodziewać wysokiej odporności systemu na ewentualne awarie. Tu mechanika jest statyczna, a główny ciężar badań niesie elektronika – ta analogowa i ta cyfrowa.

Uczestnicy wycieczki nie mogli sobie odmówić przyjemności pozowania do wspólnego zdjęcia.

 

 

 

 

 

Po trudach wędrówki przez szczere pole należał się relaks, znaleźliśmy go na terenie uniwersyteckiej winnicy, gdzie wyjaśniono nam szczegółowo proces uprawy krzewów i tworzenia win różnych rodzajów.

 

 

 

 

 

 

Oczywiście na miejscu możliwości degustacji nie było, ale wielu wycieczkowiczów, zachęconych słowami prowadzącego winnicę, zakupiło miejscowe wina, noszące nazwę Novum, nawiązującą do budynku Collegium Novum Uniwersytetu Jagiellońskiego, a dostępne w kilku gatunkach.

Dodaj komentarz