19
Поэтому перед детектором часто помещают различные усилители,
чтобы увеличить уровень сигнала. Создаваемый радиошум в первом
каскаде усилителя и фидерном тракте, соединяющем усилитель с
антенной, является причиной появления сигнала на выходе
детектора даже при отсутствии на его входе полезного сигнала из
антенны. И поэтому основное ограничение на чувствительность
радиометра обусловлено флуктуациями мощности этого радиошума.
В конце 1950-х годов X. Е. Сковил и его сотрудники в Белл
Лабораториес (Мюррей Хилл) построили самый малошумящий
усилитель в мире —
рубиновый мазерный усилитель бегущей волны
(R. W. DeGrasse, E. О. Schultz-DuBois, H. E. D. Scovil: BSTJ,
1959, 38, 305). Подобный тип усилителей охлаждается до
температуры < 4,2 К с помощью жидкого гелия и имеет такое же
малое [как и величина температуры] значение шума в данной
радиосистеме. Следовательно, радиометры, содержащие такие усилители,
могут обладать очень сильной чувствительностью.
Излучение астрономических радиоисточников имеет шумовой
характер и напоминает радиошум, создаваемый нагретым
сопротивлением. Поэтому при калибровке радиометров обычно
применяют характеристики тепловых систем и вместо того, чтобы
оперировать величиной мощности шума, получаемой радиометром от
антенны, мы будем использовать величину температуры
сопротивления, которое создавало бы тот же уровень шума, что и
радиометр3. Эта так называемая эквивалентная шумовая температура
пропорциональна входной мощности при всех обсуждаемых далее
измерениях, за исключением тех, которые проводились в самом
коротковолновом диапазоне.
Проведение наблюдений. Для того чтобы с помощью
радиотелескопа измерить интенсивность излучения внеземного
радиоисточника, необходимо выделить его на шумовом фоне, создаваемом
локальными источниками —
радиометром, земной поверхностью,
атмосферой Земли и конструкцией самой антенны. Это обычно осу-
3
Радиометры часто снабжают калибровочными источниками
шума, состоящими из сопротивлений с известной температурой.
21
ществляется путем попеременного наведения антенны то на
интересующий нас источник, то на соседнюю с ним область неба. Затем
определяют разницу показаний радиометра в этих двух
направлениях и тем самым исключают локальный шум. Для измерения
абсолютной интенсивности астрономического радиоисточника требуется предварительная калибровка антенны и радиометра или, что
обычно и делается, используется эталонный источник с уже
известной интенсивностью.
Программа радиоастрономических измерений с
помощью 6-метрового рупорного рефлектора, в 1963 г.,
когда 6-метровая рупорная антенна уже не нужна была для
работы со спутником, Арно Пензиас и я начали разработку планов
ее использования в радиоастрономических целях. Может
возникнуть вопрос, почему мы решили начать нашу
радиоастрономическую карьеру с помощью этой антенны Белл Лабораториес,
обладающей собирающей площадью всего 25 м2, тогда как повсюду
имелись радиотелескопы с гораздо большей собирающей площадью.
Все дело в том, что данная антенна обладала весьма
специфическими свойствами. Ее чувствительность (или собирающую
площадь) можно было весьма точно рассчитать и к тому же просто