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어린이 과학 실험실
먼 세계의 문턱에서. 어린이과학실
비교적 최근까지 라디오 전자공학과 천문학은 공통점이 없었고 가질 수도 없는 것처럼 보였습니다. 그러나 오늘날 이러한 의견은 절망적으로 시대에 뒤떨어진 것입니다. 이제 천문 회의에서 행성과 별 연구에 대한 질문과 함께 새로운 전자 장치에 대해보고하고 달 뒷면의 사진뿐만 아니라 전송을 보장하는 전자 장비에 대해서도 논의합니다 ... 라디오 엔지니어 이제 천문대 직원의 상당 부분을 구성합니다. 이것은 이해할 수 있습니다. 새로운 대형 망원경에는 광학보다 전자 장치가 적지 않습니다. 다음은 많은 예 중 일부입니다. 무화과. 그림 1은 Georgian SSR 과학 아카데미의 Abastumani Astrophysical Observatory에서 개발된 자동 전자 편광계를 보여줍니다. 이 장치는 분리되지 않은 동작의 전자 컴퓨팅 장치입니다. 광선의 특정 매개변수를 측정하여 이러한 매개변수를 포함하는 여러 방정식을 풀고 0,01초 안에 결과를 계산합니다. 회로는 38개의 진공관과 35개의 다이오드로 구성됩니다. 새로운 장비의 도움으로 천문대에서 수행된 달과 행성에 대한 연구는 표면의 구성과 구조에 대한 귀중한 데이터를 제공합니다.
천문학에 사용되는 전자 기기와 방법은 매우 흥미롭고 독특합니다. 눈은 4200억 7000만 ~ 430억 715만 메가헤르츠의 주파수에 해당하는 XNUMX ~ XNUMX 옹스트롬의 전자기 진동 범위에서 매우 작은 파장 간격에만 반응하는 것으로 알려져 있습니다. 이 범위에서 광학 천문학은 광속 측정에 관심이 있습니다. 범위에 걸친 방사선 에너지 분포 - 분광법; 진동의 전기 벡터가 있는 평면의 결정 및 해당 양적 관계-편광계 및 기타 여러 작업. 그들 모두는 전자적 방법으로 해결됩니다. 물론 모든 전자 장치는 전류, 전압 또는 저항의 변화로 반응하는 방사 에너지 수신기로 시작해야 합니다. 이러한 수신기는 주로 작동해야 하는 범위와 감도로 특징지어집니다. 천문학에서 사용되는 가장 일반적인 유형의 수신기는 광전자 증배관(PMT)입니다. 기존의 진공 광전지와 전자 증배기의 조합입니다. 그러한 시스템은 가장 예리한 시력보다 더 민감할 수 있지만 한계도 있습니다. 우선, 광음극은 열 방출이 적습니다. 수백만 번 향상되면 유형이 되므로 빛이 없을 때 PMT 출력에 전류가 있습니다. 또 다른 제한은 빛의 양자 구조에 의해 부과됩니다. 초당 1000 양자의 플럭스는 매우 쉽게 측정할 수 있지만 양자의 고르지 않은 도착은 추가적인 샷 효과를 만듭니다. PMT는 다양한 유형의 음극으로 제조되어 원적외선 영역을 제외한 모든 범위에서 사용할 수 있습니다. PMT는 일반적으로 "단일 채널" 장치입니다. 그들은 광음극의 지점에 대한 밝기 분포를 전달할 수 없습니다. 무화과. 2는 천문 광도계의 다이어그램을 보여줍니다. 동기식 모터에 의해 회전되는 구멍이 있는 디스크는 광속을 조절합니다. 큰 시정수를 가진 위상 검출기는 변조와 동시에 작동하므로 신호 대 잡음비가 0,001을 초과하지 않는 경우에도 신호와 잡음을 분리할 수 있습니다. 특수 소프트웨어 장치는 제어 측정을 수행하고 비교한 다음 결과를 인쇄합니다. 이 악기는 Abastumani 천문대에서도 만들어졌습니다.
큰 관심은 망원경(포토가이드)으로 별을 자동으로 추적할 수 있게 해주는 광전자 장치에 대한 아이디어입니다. PMT는 그 안에서 수신기 역할을 합니다. 사진 가이드(그림 3)는 Leningrad Institute of Electromechanics에서 개발되었습니다.
천문학자들에게 없어서는 안 될 도구는 열전쌍과 볼로미터입니다. 가시광선에서 서브밀리미터 전파까지의 범위에서 사용할 수 있습니다. 그러한 광대역의 다른 장치는 없습니다. 열전쌍은 일반적으로 진공 상태에 있는 소형 열전쌍입니다. 서로 다른 두 와이어의 접합부는 검게 처리되어 입사되는 모든 방사선이 흡수되어 접합부가 약간 가열됩니다. 열 기전력이 나타납니다. 고감도 저저항 검류계로 측정할 수 있습니다. 이 emf의 증폭. 램프 회로는 매우 작고 컨버터 없이는 낮은 저항을 사용할 수 없기 때문에 어렵습니다. 입력 저항이 낮은 트랜지스터 회로를 사용하는 것이 여기에서 큰 관심을 끌지만 트랜지스터 노이즈가 문제를 일으킵니다. 볼로미터는 XNUMX미크론 두께의 작은 금속판 XNUMX개로 구성되어 있으며 이 금속판도 검게 처리되어 진공 상태에 있습니다. 측정할 복사속은 그 중 하나로 향합니다. 전기 브리지 회로에서 가열로 인한 이 플레이트의 저항 변화로 인해 흡수된 복사 에너지의 양에 비례하여 불균형이 나타납니다. 볼로미터도 관성이며 브리지의 출력 임피던스가 낮습니다. 적외선 수신기로 가장 자주 사용되는 이러한 장치는 단일 채널입니다. 사실, 최근 반도체 유형 (감광 저항)의 감광성 모자이크로 만든 화면이 개발되었으며 이는 다중 채널 장치입니다. 열전소자와 볼로미터의 감도 임계값은 약 10초의 시간 상수에서 11-1W를 초과하지 않습니다. 전자 흐름이 전체 이미지에 대한 정보를 동시에 전달하는 유일한 "다중 채널" 장치는 이미지 강화 튜브(IOC)입니다. 반투명 광음극은 PMT에서와 같이 플라스크 끝면의 내부 표면에 증착됩니다. 당연히 여기에서 음극은 스펙트럼 목적도 결정합니다. 안티몬-세슘 음극은 녹색-보라색 및 자외선 영역에서 잘 작동하고 비스무트-세슘 음극은 전체 가시 범위를 커버하며 산소-은-세슘 음극은 근적외선 영역. 다른 유형의 광음극이 있습니다. 특수 전극에 의해 형성된 전기장인 특수 전자 렌즈는 키네스코프의 빔 포커싱 장치와 유사하게 광전자를 양극으로 유도합니다. 이것은 흐름 구조가 왜곡되지 않고 이미지 전송이 축소만 동반하는 방식으로 수행됩니다. 양극은 이미지를 보거나 사진을 찍을 수 있는 형광 스크린입니다. 이미지 인텐시파이어 튜브의 목적은 이미지의 밝기를 높이고 필요한 경우 적외선과 같은 보이지 않는 이미지를 가시광선으로 변환하는 것입니다. 이러한 장치의 개선으로 이미지 밝기가 지속적으로 증가하는 다단계 이미지 강화 튜브가 생성되었습니다. 60단계 이미지 강화 튜브의 실제 밝기는 120-6배 증가한 반면 단일 단계 이미지 강화 튜브는 15-XNUMX배의 이득을 제공합니다. 또 다른 경우에는 화면의 빛을 최대한 활용하는 것이 가능해졌습니다. 이 위치의 플라스크 두께가 XNUMX 분의 XNUMX 밀리미터로 줄어들고 사진 필름이 외부에서 눌러지는 양극입니다. ("접촉 이미지 강화관" 또는 "광접촉관"). 양극 대신 내부에서 사진판을 배치하는 디자인도 개발되었습니다. 그러나 그것을 얻으려면 플라스크를 부수는 것이 필요했습니다. 몇 개의 레코드를 기발한 장치로 교체하더라도 이것은 너무 비쌉니다. 최근에는 텔레비전 천문 시스템이 사용되었습니다. 소비에트 연방에서 이 방향에서 가장 중요한 작업은 풀코보 천문대의 선임 연구원인 N. F. Kuprevich가 수행했습니다. 그가 제작한 설치물에서는 스윕 빔이 없는 상태에서 수퍼오시콘 광음극에 약한 이미지가 오랫동안 투사되는 축적 방식이 사용됩니다. 이 경우 전위 완화는 튜브의 해당 전극에 "누적"됩니다. 그런 다음 단일 스캔이 켜지고 폐쇄 회로 텔레비전 시스템의 TV 화면에 밝기가 크게 증가한 이미지(다단계 이미지 강화 튜브와 동일한 수준)가 나타납니다. 한 번의 스윕으로 사진 촬영의 번거로움이 사라집니다. 설치 및 작동이 매우 어려운 텔레비전 시스템은 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 따라서 사진 건판에 있는 천체 이미지의 작은 세부 사항은 항상 흐릿하게 보입니다. 이것은 이미지의 지속적인 지터로 설명됩니다. 비슷한 현상이 별의 반짝임으로 모든 사람에게 알려져 있습니다. 텔레비전 시스템은 밝기를 증가시켜 노출 시간을 줄이고 결과적으로 이미지의 "흐림"을 줄일 수 있습니다. 텔레비전 시스템은 기본적으로 단일 채널이지만 라인별 분해 덕분에 이미지를 전송할 수 있으므로 이미지 강화 튜브와 유사합니다. 임계값 감도 측면에서 두 수신기 모두 좋은 PMT보다 열등합니다. 망원경으로 별을 자동 추적하는 포토가이드 지금까지 말한 모든 것에서 현대 과학이 천문학자들이 사용할 수 있는 매우 강력한 기술 수단을 제공했다는 것이 분명합니다. 이제 불만의 근거가 없는 것 같습니다. 그러나 그렇지 않습니다. 예를 들어, 현재 인간의 참여 없이 인공위성에서 일부 천문 관측이 이미 수행되고 있는 것으로 알려져 있습니다. 전 세계는 4년 1959월 XNUMX일에 발사된 소련의 AMS인 "전자 천문학자"가 찍은 달의 뒷면 사진을 보았습니다. 분명히 이 경우에는 다른 방법이 없었습니다. 금성에 AMS를 보내는 것도 필요했습니다. 이 행성의 궤도는 지구 궤도 안에 있고 지구에 접근하는 순간 어둡고 보이지 않는면으로 우리를 향하기 때문입니다. 많은 중요한 문제들이 지구 대기에서 천문 기구를 제거함으로써 해결을 기다리고 있습니다. 예를 들어 우리의 가장 가까운 이웃인 화성을 생각해 보십시오. 화성의 미스터리("채널" 및 기타 세부 사항)는 천문학자만을 괴롭히는 것이 아닙니다. 많은 수수께끼 및 기타 유명인; 달에도 그것들이 많이 있습니다. 고배율 망원경을 통해서만 보면 많은 것이 명확해질 것 같습니다. 그러나 실제로는 그렇지 않습니다. 행성의 명확한 윤곽 대신 바람에 촛불처럼 떨리는 공이 계속 떠다니는 안개가 자욱한 점을 볼 수 있습니다. 이것은 서로 다른 밀도의 공기 흐름이 지속적으로 변화하는 광선의 굴절을 생성하는 지구 대기의 영향입니다. 매우 차분한 분위기 속에서도 영상의 작은 디테일 하나도 구분할 수 없다. 그러나 떨림과 깜박임은 문제의 한 면일뿐입니다. 전체 문제는 전자기 복사 범위의 대부분이 지구 표면에 도달하지 않는다는 것입니다. 한편, 범위의 이 특정 부분에 대한 연구는 맹인에 대한 통찰력을 과학에 제공할 수 있습니다. 그렇기 때문에 대기권 너머의 천문대 (처음에는 인공위성, 그다음에는 달)의 제거가 시급합니다. 또한 작은 망원경을 사용하면 아무리 확대해도 행성의 미세한 부분을 구별할 수 없다는 것을 이해하는 것도 어렵지 않습니다. 소위 회절 한계가 영향을 미치기 때문에 이것은 또한 생각할 수 없습니다. 예를 들어 40m 크기의 달 표면의 세부 사항을 구별하려면 대물 직경이 65cm 이상인 망원경이 필요하지만 대형 망원경은 너무 무거워서 무게의 영향으로 휘어집니다. 우리는 구조의 강성을 높여야 하고, 그 결과 무게 등이 증가합니다. 이 상황에서 벗어날 방법이 있습니까? 네, 있어요. 큰 것-위성에 설치된 망원경은 무게가 나가지 않는다는 사실에 있습니다. 강성은 최소한으로 줄일 수 있지만 구조물의 질량은 작고 궤도에 진입하는 데 비용이 많이 들지 않습니다. 미래에는 망원경을 달에 설치하는 것이 분명히 더 편리할 것이며 지구보다 무게가 6배 더 가벼워질 것입니다. 현대 전자 장비와 컴퓨터 (지구에 위치 할 수 있음)가 장착 된 이러한 "외부 천문대"는 짧은 시간에 오늘날 수백 가지 문제를 해결할 수 있다고해도 과언이 아닙니다. 달의 밤은 낮과 마찬가지로 지구보다 29,5배 더 깁니다. 따라서 낮과 밤 모두 관측이 가능합니다. 달과 우주에서 새로운 개방형 전자 장치를 사용할 수 있습니다. 결국 어떤 램프에서도 도달할 수 없는 진공 상태입니다. 마지막으로 공상 과학 소설의 페이지에서 과학자의 실험실로 이동하는 또 다른 문제를 언급하지 않는 것은 불가능합니다. 우리는 인공 기원의 우주 전파 방출에 대해 이야기하고 있습니다. 그것을 받아들이는 것뿐만 아니라 그것을 해독하는 것도 중요할 것입니다. 이러한 신호를 찾아야 하는 특정 파장에 대한 예측이 있지만 전체 범위를 연구해야 합니다. 소련 과학 기술의 업적, 소련 여객선의 역사적 비행, 우주 공간 정복에서 우리 조국의 가장 큰 성공은 최근 유토피아로 간주되었던 인류의 수세기에 걸친 꿈이 얼마나 성공적으로 이루어지고 있는지를 분명히 증언합니다. 소련에서 실현. 우리는 소비에트 천문학자들이 가설을 관찰하고 테스트하기 위해 달에 갈 수 있는 시간이 멀지 않았다고 확신합니다. 저자: L. Xanfomaality
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