21
измерять фоновое излучение в области неба вне Млечного пути.
Благодаря имеющимся результатам измерений в низкочастотном
диапазоне мы ожидали, что радиояркостная температура
Галактики вне ее плоскости меньше 0,1 К на длине волны 7 см.
Следовательно, такое измерение фона дало бы нулевой результат [для
нашей аппаратуры] и стало бы хорошим контролем надежности
остальных результатов измерений.
После выполнения этой программы измерений на длине волны
7 см мы планировали изготовить радиометр с подобными
характеристиками, работающий на длине волны 21 см. Излучение
галактического гало на данной длине волны должно быть уже
достаточно интенсивным, чтобы его можно было бы обнаружить, а,
кроме того, нас интересовали наблюдения излучения атомов
нейтрального водорода на этой же длине волны. Мы предполагали
осуществить несколько программ наблюдений линейчатого
излучения водорода, в том числе хотели продолжить тему диссертации
Арно Пензиаса —
исследование распределения водорода в
скоплениях галактик.
Во время наших работ над 7-сантиметровым радиометром нас
посетил Джон Болтон. Мы рассказали о наших планах и
попросили его их прокомментировать. Он сразу же выделил как наиболее
важное из них (но и наиболее трудное) —
измерение фонового
излучения на длине волны 21 см. Однако нам сперва надо было
провести наблюдения на длине волны 7 см.
Схема радиометра. Нам необходимо было найти способ
для точного измерения антенной температуры. Для этого мы
должны были использовать радиометр таким образом, чтобы
сравнивать характеристики антенны и эталонного шумового источника, в
качестве которого в данном случае служил радиатор, помещенный
в жидкий гелий. Я сконструировал антенный переключатель,
который мог подключать к мазерному усилителю либо антенну, либо
охлаждаемый гелием эталонный шумовой источник (как холодную
23
нагрузку), созданный А. Пензиасом (A. A. Penzias: Rev. Sci. Instr.,
1965, 36, 68). Такой переключатель позволил бы точно сравнивать
эквивалентную шумовую температуру антенны с температурой
холодной нагрузки, поскольку шум, создаваемый остальной частью
радиометра, оставался на постоянном уровне во время
переключения антенны. Подобная схема калибровки (A. A. Penzias, R. W.
Wilson: Astrophys. J., 1965, 142, 1149) показана на рис. 2, а ее дейт
ствие будет описано далее.
Антенный переключатель. Как показано на рис. 2, данный
переключатель состоял из двух поляризационных ответвителей и
поляризационного ротатора. Эта схема антенного переключателя
использовалась Д. X. Рингом в ряде радиометров в Холм&еле. Ее
преимуществами- являются стабильность, низкие энергетические
потери и слабое отражение волн [в системе волноводов].
Излучение, принимаемое антенной, поступало в круглый
волновод, лосле прохождения которого оно обладало двумя типами
линейной поляризации, перпендикулярными друг другу. В первом
поляризационном ответвителе излучение одного из типов линейной
поляризации отражалось обратно к антенне, а вместо него в вол-
повод, идущий к ротатору, пропускалось излучение от холодной
нагрузки. Второй поляризационный ответвитель принимал идущее от
поляризационного ротатора излучение одного из двух типов
линейной поляризации и направлял его в прямоугольный волновод (в
котором излучение имеет только один тип линейной поляризации),
откуда оно поступало в мазерный усилитель.