Радиотелескоп РАТАН-600 в режиме радиогелиографа

Опейкина, Лариса Викторовна

Радиотелескоп РАТАН-600 в режиме радиогелиографа тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Опейкина, Лариса Викторовна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Нижний Архыз МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.03.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по астрономии на тему «Радиотелескоп РАТАН-600 в режиме радиогелиографа»

Автореферат диссертации на тему "Радиотелескоп РАТАН-600 в режиме радиогелиографа"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СПЕЦИАЛЬНАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи УДК 520.27:520.87/88

ОПЕЙКИНА Лариса Викторовна

РАДИОТЕЛЕСКОП РАТАН-600 В РЕЖИМЕ РАДИОГЕЛИОГРАФА

Специальность 01.03.02 — астрофизика и радиоастрономия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Архыз - 2005

Работа выполнена в Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Гельфрейх Георгий Борисович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Байкова Аниса Талгатовна

Ведущая организация:

Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, Иркутск

на заседании диссертационного совета Д 002.203.01 по присуждению ученой степени доктора физико- математических наук при Специальной астрофизической обсерватории РАН по адресу: 369167, Карачаево-Черкессия, пос.Нижний Архыз, CAO РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке CAO РАН

кандидат физико-математических наук, доцент Нагнибеда Валерии Георгиевич

Защита состоится

2005 г. в " .9. ."час. " f?Ç>"

<"мин.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

гооь-ц

íS4lb

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Изучение солнечной активности и соответствующих плазменных процессов в атмосфере Солнца дает важную информацию для прогнозирования воздействия Солнца на Землю, понимания природы звездной активности и для ряда других разделов астрофизики и физики плазмы. Радиоастрономические методы диагностики солнечной плазмы позволяют получить данные о физическом состоянии и процессах в атмосфере Солнца, недоступные наблюдениям в других диапазонах. Для решения большинства задач солнечной радиоастрономии необходимо получать двумерные изображения всего диска Солнца с высоким пространственным, временным, спектральным разрешением, большим динамическим диапазоном, с возможностью измерения поляризационных характеристик и регистрацией широкого спектра пространственных гармоник. Но ни один из действующих сейчас радиотелескопов не удовлетворяет всем этим требованиям одновременно1.

Число телескопов, строящих двумерные изображения Солнца в микроволновом диапазоне с пространственным разрешением порядка единиц и десятков секунд дуги, невелико. Основными являются две специализированные солнечные антенные решетки — Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) и радиогелиограф в Nobeyama (NoRH). На этих инструментах проводятся ежедневные наблюдения Солнца в течении всего светового дня, с хорошим временным разрешением, и они дают значительное количество новой информации о радиоизлучении солнечной атмосферы. Но существенным недостатком этих телескопов является то, что наблюдения на них проводятся на очень небольшом числе длин волн.

Еще один солнечный интерферометр, Owens Valley Solar Array (OVSA), позволяет наблюдать на многих волнах, но из-за малого числа составляющих его антенн имеет плохое заполнение uv-плоскости. Эпизодически наблюдения Солнца проводятся на универсальных телескопах апертурно-го синтеза VLA и WSRT, но количество длин волн здесь также невелико, поле зрения охватывает небольшую часть диска, а для регистрации необходимых пространственных гармоник требуется время и применение сложных методик синтеза. Таким образом, необходимо дальнейшее совершенствование инструментов, что отражается в существующих проектах по улучшению характеристик перечисленных телескопов (например, проект увеличения числа длин волн для ССРТ) и созданию новых специализи-

1 White S.M. New radio instrumentation for the study of sunspots and starspots. Astron. Nachr., 2002, 328, pp.265-270.

рованных солнечных телескопов (FASR). Но даже с учетом FASR, число радиогелиографов мало, и они не могут обеспечить непрерывные наблюдения.

РАТАН-6002, поставляя достаточно полную информацию о спектре и поляризации микроволновых источников на Солнце, обладает в настоящее время высоким пространственным разрешением лишь по одной координате и весьма ограниченными возможностями построения двумерных изображений. Проект радиогелиографа РАТАН-6003 направлен на преодоление этих трудностей. При успешной его реализации он может обеспечить двумерное картографирование Солнца на ряде длин волн сантиметрового диапазона с пространственным разрешением порядка десятка угловых секунд по обеим координатам, временным — порядка нескольких минут, причем для отдельных активных областей возможно "мгновенное" построение изображений, с хорошим заполнением uv-илоскости и большим полем зрения. При этом не потребуется реконструкция антенны, а оснастить новой аппаратурой нужно будет всего лишь один фокус. Долготное расположение РАТАН-600 вдали от основных солнечных решеток повышает значимость получаемой с его помощью информации при проведении кооперативных программ и делает актуальным усовершенствование методов ее получения. Использование данных различных радиотелескопов позволяет организовать непрерывный мониторинг динамичных объектов солнечной атмосферы и исключить артефакты при исследовании их структуры, вызванные применением сложных методов обработки.

Режим радиогелиографа — это принципиально новый способ работы РАТАН-600, не имеющий точных аналогов на других телескопах. Основными особенностями этого режима являются наблюдения на несфазиро-ванной антенне и сканирование источника с помощью быстрого изменения диаграмм направленности с частотой. Частотное сканирование применяется на некоторых антенных решетках, например, на ССРТ. Но при этом используется зависимость положения от частоты только для главных дифракционных максимумов. Асинфазные разваленные диаграммы направленности, насколько нам известно, до сих пор не использовались в радиоастрономии.

Таким образом, актуальность данной работы определяется, во-первых,

2Хайкин С.Э., Кайдановский Н.Л., Парийский Ю.Н., Есепкина H.A. Радиотелескоп РАТАН-600// Изв. ГАО, 1972, 188, с.3-12.

3Богод В.М., Гельфрейх Г.В., Коржавин А.Н., Пустильиик Л.А. Предложения по использованию радиотелескопа РАТАН-600 в программах 22-го цикла солнечной активности. Препринт CAO РАН, 1988, No.22.

возможностью создать на базе РАТАН-600 инструмент, который решает проблему получения многоволновых двумерных радиоизображений Солнца, и который необходим для увеличения числа одновременно участвующих в исследованиях Солнца радиогелиографов. Во-вторых, тем, что режим радиогелиографа — это одно из немногих решений, позволяющих осуществлять на РАТАН-600 быстрое картографирование с высоким пространственным разрешением для источников со средними высотами. И, в третьих, интересом к малоизученным способам получения радиоизображений, таким как частотное сканирование и использование сложных псевдослучайных аппаратных функций, а также к более полному изучению возможностей антенн переменного профиля (АПП), к которым относится РАТАН-600.

Поскольку ранее подобные способы работы РАТАН-600 не исследовались, то в данной работе необходимо было получить представление обо всех основных составляющих процесса построения изображения этим способом, что потребовало как детального изучения характеристик антенной системы, так и поиска эффективных для данной задачи способов получения и восстановления изображений. Первоначальное исследование режима было целесообразно провести с помощью математического моделирования, с последующей экспериментальной проверкой правильности модельных представлений. Решению этих задач и посвящена данная диссертация.

Цель работы:

1. Разработать комплекс компьютерных программ, позволяющих моделировать работу РАТАН-600 в режиме радиогелиографа, а также проводить и обрабатывать наблюдения.

2. С помощью моделирования изучить различные режимы работы радиогелиографа и его характеристики. Определить оптимальные установки антенны и параметры приемной аппаратуры. Исследовать свойства диаграмм направленности радиотелескопа.

3. Исследовать различные методы восстановления применительно к изображениям, полученным в режиме радиогелиографа.

4. Провести наблюдения, позволяющие оценить возможность получения изображений радиоисточников и соответствие модели радиогелиографа реальной антенной системе.

Научная новизна результатов определяется тем, что данный метод

рапсе в радиоастрономии не применялся и не исследовался. Получена также новая информация о работе АПП.

1. Разработаны алгоритмы и программы для моделирования, планирования и обработки наблюдений в новом режиме работы РАТАН-600.

2. Проведены расчеты и анализ установок антенны РАТАН-600 в более широких пределах изменений параметров, чем это делалось ранее.

3. Впервые проведены расчеты и анализ диаграмм, получаемых при асинфазном облучении главного зеркала. Изучены особенности изменения диаграмм направленности с частотой в установках антенны с нарушением таутохронности хода лучей.

4. Решена задача восстановления изображений, имеющих нестандартные особенности, такие как пространственная неинвариантность, псевдослучайность аппаратной функции, большая размерность и неполнота данных. Сделаны модельные оценки качества изображений различных источников, которые могут быть получены в режиме радиогелиографа.

5. Проведены первые наблюдения Солнца и других астрономических объектов в режиме радиогелиографа. Получено экспериментальное подтверждение правильности метода и результатов моделирования.

Научное и практическое значение. Результаты работы существенно уточнили и детализировали исходные 1гредставления о работе РАТАН-600 в режиме радиогелиографа и позволили провести наблюдения. Разработанное программное обеспечение может быть использовано для проведения штатных наблюдений в режиме радиогелиографа, а также для обработки других данных, получаемых на РАТАН-600.

Достоверность полученных результатов определяется корректным применением методов расчета, совпадением результатов аналитического рассмотрения, компьютерного моделирования и наблюдений.

На защиту выносится:

1. Разработка и реализация комплекса программ, обеспечивающих построение радиоизображений космических объектов в режиме радиогелиографа РАТАН-600. Модификация алгоритма расчета диаграммы направленности, позволяющая в несколько раз повысить точность и скорость счета.

г*

2. Результаты компьютерного моделирования характеристик антенны и диаграмм направленности в режиме радиогелиографа, оптимизация установок антенны и оценка параметров радиометров.

3. Результаты моделирования восстановления изображений с номощью корреляционного метода и метода максимальной энтропии для изображений, полученных в режиме радиогелиографа, особенностью которых является пространственная неинвариантность, сложность аппаратной функции и малое отношение сигнал/шум.

4. Результаты экспериментального исследования метода радиогелиографа РАТАН-600, подтвердившие на практике возможность применения нового режима работы радиотелескопа и правильность результатов моделирования.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на XXII Всесоюзной конференции "Радиотелескопы и интерферометры" (Ереван, 15-17 мая, 1990), XXV, XXVI, XXVII Радиоастрономических конференцях (Пущино, 20-24 сентября, 1993; Санкт-Петербург, 18-22 сентября, 1995; Санкт-Петербург, 10-14 ноября, 1997), научном семинаре секции РАН "Радиофизические исследования солнечной системы" (Санкт-Петербург, 7-9 октября 1996), международной конференции "Солнце в максимуме активности и солнечно-звездные аналогии" (Санкт-Петербург, 1722 сентября, 2000), Всероссийской астрономической конференции (Санкт-Петербург, 6-12 августа, 2001), Российской конференции памяти А.А. Пи-столькорса "Радиотелескопы РТ-2002" (Пущино, 9-11 октября, 2002), на научных семинарах CAO РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 81 наименования, содержит 173 страницы основного текста, в том числе 67 рисунков и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дан обзор инструментов для построения изображений

Солнца в микроволновом диапазоне, обоснована актуальность создания

радиогелиографа на базе РАТАН-600, отмечены основные особенности этого метода наблюдений. Определены задачи данной работы, оценена новизна и практическая ценность полученных результатов. Сформулированы положения, выносимые на защиту. Кратко изложено содержание работы.

В первой главе дано описание общих принципов работы радиогелио-

графа, рассмотрен расчет установок антенны и выбор установок с оптимальными характеристиками.

Как уже было сказано, режим радиогелиографа предназначен для получения двумерных изображений радиоисточников. На РАТАН-600 при использовании стандарных или близких к ним способов наблюдений получить изображения с достаточно высоким пространственным и временным разрешением не удается. Препятствием к получению высокого пространственного разрешения является требование таутохронносги лучей, собираемых в фокусе, что ограничивает размеры установки антенны, а необходимость перестановок антенны для сканирования источника затягивает процедуру получения изображений на многие часы и сутки. В режиме радиогелиографа предложено отказаться от требования таутохронносги, и это решает сразу обе проблемы: увеличивает размеры апертуры антенны, позволяя реализовать максимально возможную для РАТАН-600 пространственную разрешающую способность, и приводит к быстрому изменению формы диаграммы направленности с изменением частоты наблюдений, что позволяет получить все необходимые сканы источника одновременно.

В режиме радиогелиографа могут быть сформированы диаграммы направленности разного типа. На выбранной частоте наблюдений и кратных ей частотах можно получить диаграмму с одним главным лепестком (од-нолепестковую, синфазную). Для этого используется зонирование выравнивания фазы поля на антенне с помощью приведения разности хода лучей к целому числу длин волн. Но при изменении частоты наблюдений фазирование нарушается и диаграмма направленности разваливается. Разваленные диаграммы состоят из большого числа лепестков малой амплитуды, распределенных в пределах большой области на небе. Размер этой области определяется величиной синфазного элемента антенны и в сотни раз превышает ширину отдельного лепестка диаграммы. Многолепестковые асинфазные диаграммы имеют преимущества при картографировании протяженных источников, так как каждая такая диаграмма может охватывать сразу весь источник. Именно это обстоятельство в сочетании с частотным сканированием дает возможность строить "мгновенные" изображения. Поэтому для некоторых задач имеет смысл использовать

и даже намеренно формировать асинфазные диаграммы направленности, задавая, например, псевдослучайное распределение фазы поля. При таком фазовом распределении на всех частотах будут формироваться диаграммы одного типа, что делает данный режим наблюдений независимым от длины волны.

Этот способ работы телескопа может быть реализован благодаря тому, что главный кольцевой отражатель PATAH-6Q0 состоит из 900-т отдельных элементов (щитов), и возможны независимые перемещения как самих элементов, так и вторичных зеркал внутри антенны. Каждый щит антенны рассматривается как плоское зеркало, отражающее излучение источника в произвольно заданный фокус. Таким образом, для заданного положения источника можно выбрать фокус, при котором установка будет иметь требуемые характеристики, например, максимальное количество щитов. С помощью небольших перемещений щитов по радиусу можно на выбранной частоте задать необходимое фазовое распределение.

Для расчета установок антенны в режиме радиогелиографа потребовалась разработка специального алгоритма, отличного от алгоритма расчета установок для стандартных режимов работы РАТАН-600. Алгоритм сделан на основе подхода, предложенного в работе4, в соответствии с которым положение каждого щита расчитывается исходя из произвольно заданных положений источника и фокуса, а длины оптического пути лучей, отраженных от щитов, корректируются так, чтобы обеспечить заданное распределение фазы поля в апертуре. Расчет установок для стандартных режимов наблюдений является частным случаем такого способа расчета антенны.

Произвольное задание положения фокуса и фазового распределения приводит к большому разнообразию установок антенны, и возникает задача выбора установок с оптимальными характеристиками. Положение фокуса, при заданном положении источника, определяет количество щитов в установке, их распределение по кольцу и величину разности хода между лучами. Фазовое распределение поля в режиме радиогелиографа задается таким образом, что практически не влияет на эти параметры. Выбор оптимальных установок следует делать с учетом всех характеристик, но в данной работе мы ограничиваемся только рассмотрением полного числа щитов в установке. Установки с наибольшим числом щитов обеспечивают высокое пространственное разрешение, максимальную собирающую площадь, хорошее заполнение uv-плоскости и значительную разность хода

4Гельфрейх Г.Б. Радиоастрономический способ юстировки автенн переменного профиля. Изв. ГАО, 1972, 188, с.139-148.

между лучами, необходимую для реализации частотного сканирования.

Нами подробно рассмотрена зависимость числа щитов в установках от положения источника и фокуса для идеальной модели антенны. Показано, что в наблюдениях источников с высотой <: 50° можно использовать более половины элементов антенны. При наблюдениях на высоте ~ 70°, являющейся максимальной для Солнца на РАТАН-600, в установках будет участвовать более 700 щитов. В таких установках по одной из координат будет реализована максимальная для данного телескопа разрешающая способность, а по другой, близкая к ней. Схема установки антенны для к = 61°, и соответствующие ей диаграммы направленности для зонированного и

асинфазного распределения поля показаны на рис.1. Наблюдать Солнце и другие источники на установках с большим числом щитов возможно в пределах ±0.5 часа от меридиана.

В работе также рассмотрено изменение количества щитов в установках, вызванное отклонением рабочего состояния антенны от идеальной модели.

Во второй главе приведен алгоритм расчета диаграмм направленности радиогелиографа, рассмотрены характеристики диаграмм и способы их оценки. Основное внимание уделено тем характеристикам, которые важны для применения частотного сканирования и корреляционного метода построения изображений. К ним относятся амплитуда и распределение лепестков диаграммы в пространстве, характер и скорость изменения диаграмм с изменением частоты, корреляционные функции диаграмм.

Диаграммы радиогелиографа рассчитываются с помощью интерферо-метрического алгоритма, предложенного в работе5. Этот алгоритм позволяет получать диаграммы для произвольных установок антенны, легко учитывая изменения поля от щита к щиту. В данной диссертации алгоритм был модифицирован. В частности, разработан более точный способ учета размеров щита, который распространяет интерферометрическую методику расчета на всю поверхность щита. На ряде примеров продемонстрирована необходимость такого уточнения при расчете далеких лепестков диаграмм направленности. Несмотря на то, что данный алгоритм относительно прост в вычислительном отношении, необходимость расчета большого числа диаграмм размерностью в сотни тысяч точек заставляет искать способы его ускорения. Для этого была рассмотрена модификация алгоритма, основанная на приближенном вычислении фазы поля с использованием линейной интерполяции. Показано, что применение этой модификации увеличивает скорость счета в несколько раз, при этом ошибки не превышают нескольких процентов от величины основных лепестков диаграммы. Поэтому ускоренный метод может использоваться, по крайней мере, для модельных расчетов.

Хотя мы в данной работе, в основном, используем скалярный вариант расчета диаграммы, но нами также были получены формулы для расчета поляризации поля в раскрыве радиогелиографа с учетом того, что в фокусе находится облучатель типа VI, собирающий излучение всего кольца®. Написана программа, реализующая расчет поля, и показано наличие

5Гельфрейх Г.Б. Об одном алгоритме расчета диаграммы направленности антенны типа РАТАН-600 с учетом аберраций и поляризационных эффектов. Астрофиз. исслед. (Изв. CAO), 1977, 9. 89-98.

®Есепкина H.A., Парийский Ю.Н. Особенности работы антенн переменного профиля

паразитных поляризационных эффектов в установках радиогелиографа.

Для выбора оптимальных способов наблюдений необходимо уметь оценивать и варьировать характеристики диаграмм направленности. Характеристики диаграмм зависят от геометрии антенной установки, от типа распределения фазы поля и размера синфазного элемента ns, где ns -число соседних щитов, выставляемых синфазно. Амплитуда лепестков, их распределение в пространстве и величина поля зрения определяются, в основном, последними двумя параметрами. Наиболее интересным для нас типом распределения фазы является псевдослучайное, при котором формируются шумоподобные диаграммы. Лепестки шумоподобных диаграмм случайным образом заполняют большое поле зрения, что, например, наилучшим образом удовлетворяет условиям применения корреляционного метода, который был специально предложен для получения изображений в режиме радиогелиографа в работе7.

Меняя ns можно варьировать амплитуду лепестков и поле зрения диаграмм. При увеличении ns поле зрения уменьшается, а амплитуда лепестков растет. Амплитуда шумоподобных диаграмм характеризуется величиной jf-aa, где as — амплитуда главного лепестка синфазной диаграммы для соответствующей конфигурации антенны. Эта величина представляет собой среднее значение амплитуды, при этом десятки наиболее мощных лепестков имеют амплитуду в несколько раз бблыпую. Поле зрения можно определить как область, в пределах которой сконцентрирована основная доля мощности диаграммы. Для диаграмм, показанных на рис.1 (Л — 8см), характерный размер такой области составляет 30' для синфазной диаграммы и 1° - для асинфазной диаграммы с ns --- 3. Размер поля зрения меняется с п„ медленно. Увеличение п, приводит также и к изменению типа распределения лепестков. Если N/ns < 50, где N полное число щитов в установке, то диаграмма утрачивает шумоподобную структуру.

Особый интерес для построения изображений представляют характеристики изменения диаграммы направленности с изменением частоты. Скорость изменений определяется величиной разности хода лучей, а тип изменений — зависимостью аберрационной функции (разности хода) от координат в плоскости апертуры (х,у). В данной работе для установок антенны в режиме радиогелиографа была получена следующая аберрационная функция:

при наблюдении вблизи зенита. Изв. ГАО, 1972, 188, с.58-62

7Богод В.М., Гребиаский A.C. Корреляционные методы формирования изображений для мвогоэлементных радиотелескопов. Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1997,40, No.7, с.801-816.

а-о

' . й. » л»'

Рис. 2: Смещение асинфазной диаграммы без изменения формы при изменении частоты в установке с линейной аберрационной функцией.

АПк = сЬд{Ь)хк + у ~ ^сое2 + (у* + Р зш7)2 - Бт1п

где Ъ. — высота источника, ¡р — расстояние от центра антенны до фокуса, к — номер щита, 7 — угол между азимутом источника и азимутом, противоположным направлению на фокус, — константа для заданной установки. Первое слагаемое для любых установок — это линейная функция координат, которая приводит только к смещению диаграммы без изменения ее формы. Тип аберраций определяется вторым слагаемым, которое представляет собой расстояние от щитов до фокуса. Можно показать, что для установок, имеющих большую разность хода лучей, вид аберрационной функции зависит только от геометрии установки (положения источника, фокуса, расположения щитов), и не зависит от фазового распределения. Таким образом, синфазные и асинфазные диаграммы при одинаковых конфигурациях антенны будут одинаковым образом меняться с частотой.

При рассмотрении частотных аберраций мы основное внимание уделили случаям, когда Д-О* является линейной функцией координат, и диаграмма направленности смещается в пространстве без изменений. Например, второе слагаемое практически равно константе, если фокус установки находится в центре окружности {Р = 0). В этом случае диаграммы будут

смещаться вдоль круга высот (ось х) на величину <Ю = <Лд(Ь)&///, где / — частота наблюдений, й/ — изменение частоты. Пример такого поведения диаграмм приведен на рис.2, где показаны асинфазные диаграммы, расчи-танные для двух частот, отличающихся примерно на 50МГц (/ = 3.75ГГц).

Линейность аберрационной функции сохранится и при небольших отклонениях фокуса от центра, когда второе слагаемое также будет достаточно хорошо аппроксимироваться линейной функцией координат (х,у). При этом направление и скорость смещения диаграммы будут меняться в зависимости от положения фокуса. Еще один вариант линейной зависимости АПк реализуется в установках антенны, по положению фокуса и числу щитов близких к стандартным. В этом случае диаграммы смещаются вдоль линии движения источника, что делает соответствующие установки непригодными для частотного сканирования.

В установках, оптимальных для наблюдений Солнца, аберрационные функции будут отличаться от линейных. При изменении частоты форма диаграмм направленности будет меняться, при этом шумоподобные диаграммы останутся шумоподобными, а при развале синфазной диаграммы будут формироваться диаграммы с регулярным распределением лепестков.

Важными характеристиками, необходимыми для разработки радиометров, являются ширина полосы частот (Д/) и оптимальное для проведения частотного сканирования расстояние между частотными каналами (<£/). В данной работе выбраны и обоснованы следующие способы оценки этих величин: Д/ - 75/Д£) МГц, df — 2Д/, где Д£)[м] — максимальная разность хода лучей для главного направления диаграммы. Расчеты показывают, что в установках радиогелиографа, которые выбираются по критерию максимального количества щитов, ширина полосы частот составляет несколько МГц. Величины Д/ и не зависят от длины волны и структуры диаграммы.

Автокорреляционные функции шумоподобных диаграмм и их одномерных сечений имеют единственный узкий максимум при нулевом про- ч странственном смещении. Корреляция между диаграммами, полученными в разных установках антенны при различных реализациях фазы поля, а также между различными одномерными сечениями диаграмм, прак- ^ тически отсутствует (значения коэффициентов корреляции меньше 0.1). Диаграммы с такими корреляционными характеристиками удовлетворяют условиям применения корреляционного метода построения изображений. Однако взаимная корреляция диаграмм, сформированных на разных частотах, определяется видом частотных аберраций и заметно отличается

от нуля при некоторых значениях смещения. Это следует учитывать при проведении наблюдений.

На выбор диаграмм, оптимальных для наблюдений, влияет уровень искажений диаграмм, обусловленных ошибками в установке антенны. Модельные расчеты, имитирующие формирование диаграмм при ошибках установки щитов по радиусу и невыставлении отдельных щитов, показывают, что при существующей точности установки антенны, даже максимально разваленные шумоподобные диаграммы не будут существенно искажаться при наблюдениях на сантиметровых волнах.

В третьей главе рассмотрены способы получения изображений и методы их обработки. Приводятся результаты моделирования восстановления изображений, полученных при различных вариантах работы радиогелиографа, для источников различного типа.

Для построения изображений в режиме радиогелиографа можно использовать разные способы получения данных — сканирование источника с помощью перестановок антенны, частотное сканирование, а также сочетание этих способов. При этом на основной частоте наблюдений можно сформировать диаграмму направленности требуемого вида. Способ сканирования и тип диаграммы определяют варианты работы радиогелиографа. Как уже было сказано, основным способом картографирования, позволяющим быстро получать изображения протяженных источников, находя щихся на средних высотах, является частотное сканирование с асинфазны-ми диаграммами направленности. Оценки показывают, что этим способом при использовании сотни частотных каналов можно получать изображение Солнца за несколько минут, а изображение небольшой области размером порядка несколько минут дуги — практически мгновенно. Чувствительность единичного изображения по антенной, яркостной температуре и плотности потока зависит от антенной конфигурации, структуры диаграммы направленности и длины волны. Для конфигурации гелиографа, ^ показанной на рис.1, оценки чувствительности по яркостной температуре

при наблюдениях Солнца на волне 8см для синфазной диаграммы дают значения порядка 600К, а для асинфазной 6000К. • Для любого из вариантов получения изображения, включая наблюде-

ния с относительно простыми однолепестковыми диаграммами, необходимо восстановление изображений. Эта задача для режима радиогелиографа имеет особенности. В общем случае она является пространственно-неинвариантной и отличается сложностью аппаратной функции, большими размерами кадров, на которых заданы функции, малым отношением

сигнал/шум (ОСШ). Возможно также, что потребуется восстановление изображений по неполному набору исходных данных.

Рассмотрено несколько методов восстановления изображений. Во-первых, это уже упоминавшийся выше корреляционный метод. Он сводится к представлению искомого изображения через разложение по базисным функциям, в качестве которых выступают диаграммы направленности. Качество восстановленного изображения зависит от свойств базисных функций и их числа. Диаграммы должны быть шумоподобными, с автокорреляционными функциями, имеющими единственный узкий максимум, и отсутствием корреляции между различными диаграммами и их отдельными сечениями, а количество базисных функций должно быть как можно бблыпим. Метод интересен тем, что являясь линейным и неитерационным, не требует больших вычислительных затрат и демонстрирует преимущества асинфазных диаграмм направленности. Однако модельные расчеты с использованием реальных диаграмм направленности радиогелиографа показывают, что для достижения хорошего качества изображений требуется больше базисных функций, чем может быть получено в течение ежедневного сеанса наблюдений.

Основным методом, используемым нами для восстановления изображений радиогелиографа, является метод максимальной энтропии (ММЭ)8. Для этого метода подробно рассмотрено качество восстановления модельных изображений при различных уровнях шума на грязной карте, различной структуре источника и диаграммы направленности, разных вариантах получения изображения, неточно заданной диаграмме и неполных данных. Моделирование демонстрирует эффективность метода максимальной энтропии в применении к данной задаче.

На рис.3 приведена модель источника (а), его грязное изображение (б), полученное с помощью частотного сканирования, и результаты восстановления корреляционным методом (в) и ММЭ (г) при уровне шума на грязном изображении 10% от максимума сигнала. Видно, что метод максимальной энтропии дает значительно лучшее качество изображения.

Для сравнения с предыдущими методами рассмотрено восстановление моделей с помощью винеровской фильтрации, которая часто используется в задачах восстановления изображений, но для режима радиогелиографа может быть применена только в некоторых частных случаях установки антенны. Расчеты показывают, что, по крайней мере, при небольшом уровне шума ММЭ дает лучшее качество, чем винеровская фильтрация.

8Вайкова А.Т. Численное решение задачи восстановления изображений в радиоастрономии методом максимальной энтропии. Препринт ИПА АН СССР, 1990, N0.13.

тяр1,АР1,<|ММНг,лЗ*«4,пЫм10%,Со1Г ™р1.ЛР1,<*-«МН1,пе(1.64, по!».10% рЛ5

Рис. 3: а- модель источника; б- грязное изображение; в,г- результаты его восстановления корреляционным методом и ММЭ.

Результаты восстановления с помощью ММЭ и винеровской фильтрации также показывают, что изображения простых источников могут быть восстановлены при малом отношении сигнал/шум на изображении. Удовлетворительное качество восстановления с помощью ММЭ имело место при ОСШ=1, а при применении оптимальной винеровской фильтрации основные детали источника восстанавливались при ОСШ=0.3.

В четвертой главе описаны особенности получения данных, параметры аппаратуры и результаты пробных наблюдений в режиме радиогелиографа. Целью наблюдений было показать возможность практической реализации режима радиогелиографа и оценить соответствие расчетных и

ЭС84,14 Ю-99, АО, Р~12.1, N-309. р-25. о-5 8и1,121099, А--4.6, р-121, N.195, л Г-ЗЛвМХт, (>-Л01

Рис. 4: Примеры изображений ЗС84 (а), Лебедь А (в) и Солнца (б), полученных в режиме радиогелиографа РАТАН-600.

реальных диаграмм направленности. Для наблюдений использовался 32-х канальный спектроанализатор с центральной частотой 3.75ГГц, расстоянием между каналами 2.5МГц и полосой одного канала 1МГц. Наблюдались источники ЗС84, Лебедь А, Крабовидная туманность и Солнце.

Результаты наблюдений околозенитных источников, ЗС84 и Лебедь А, демонстрируют качественное согласие основных деталей лепестковой структуры расчетных и наблюдаемых диаграмм направленности и подтверждают правильность модельных представлений об изменениях диаграмм с частотой. Имеется соответствие между наблюдениями и расчетом как для синфазных, так и для асинфазных диаграмм направленности.

С помощью частотного сканирования получены двумерные изображения источников, примеры которых приведены на рис.4. Каждое изображение получено за несколько минут при одном прохождении источника через набор диаграмм направленности, формирующихся в разных частотных каналах. Следует отметить, что показанное на рис.4в изображение источника Лебедь А получено в асинфазном режиме наблюдений. Для сравнения с изображением Солнца, построенном с помощью радиогелиографа (рис.4б), на рис.4г приведено радиоизображение на волне 1.76см, полученное в этот же день на радиогелиографе в КоЪеуата (взято из архива solar.nro.nao.jp/norh/html/daily/). Изображения восстанавливались с помощью метода максимальной энтропии. Все изображения правильно воспроизводят наиболее яркие детали источников.

Результаты моделирования и наблюдений, полученные в данной работе, говорят о перспективности применения на РАТАН-600 метода радиогелиографа, для чего требуется дальнейшее изучение и совершенствование этого режима.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

В заключении сформулированы основные результаты диссертации:

1. На примере РАТАН-600 исследован новый способ построения изображений, сочетающий в себе частотное сканирование и использование несинфазного облучения антенны.

2. Создана компьютерная модель радиогелиографа РАТАН-600, поз воляющая рассчитывать большое число разнообразных установок антенны и соответствующих им диаграмм направленности, оценивать их характеристики, имитировать наблюдения и восстанавливать изображения радиоисточников. Помимо моделирования, созданный пакет программ может применяться для проведения и обработки наблюдений.

3. С помощью моделирования проанализированы параметры различных установок антенны и характеристики диаграмм направленности. Подробно рассмотрена зависимость количества элементов в установках от положения источника и фокуса для разных моделей антенны, и показано, что в наблюдениях Солнца может быть использовано более 2/3 поверхности главного отражателя. Для диаграмм направленности при различных вариантах распределения фазы поля в

апертуре сделаны оценки амплитуды лепестков, величины поля зрения. корреляционных характеристик. Обоснованы простые способы оценки ширины полосы частот и расстояния между каналами радиометра, позволяющие вычислить эти величины для большого числа различных установок и выбирать наиболее подходящие для наблюдений. Показано, что обычные ошибки в установке антенны не будут заметно искажать асинфазные диаграммы при наблюдениях на сантиметровых волнах.

4. На основе анализа зависимости фазовой функций поля от координат в апертуре рассмотрены изменения диаграмм направленности радиогелиографа с частотой. Показано, что в установках с большой разностью хода тип изменений диаграмм направленности с частотой не зависит от фазового распределения на основной частоте и определяется геометрией установки (положением фокуса, расположением щитов). Выделены установки с линейной аберрационной функцией, в которых форма диаграмм направленности не меняется с частотой. Внимание к таким установкам связано с тем, что, во-первых, появляется возможность свести задачу построения изображения к пространственно-инвариантной и упростить обработку, во-вторых, некоторые из таких установок непригодны для получения изображений и их следует избегать.

5. Оценена возможность применения корреляционного метода для получения изображений в режиме радиох-елиографа. Исследовано качество восстановления модельных изображений с помощью метода максимальной энтропии. Показано, что для радиогелиографа метод максимальной энтропии дает более качественные результаты, чем корреляционный метод. ММЭ можно использовать для любых вариантов картографирования в режиме радиогелиографа, он позволяет получить удовлетворительные результаты при малом отношении сигнал/шум 1) и неполном наборе исходных данных.

6. Проведены первые наблюдения Солнца и других радиоисточников в режиме радиогелиографа, которые подтвердили возможность быстрого получения изображений с помощью данного метода и на примере околозенитных источников показали соответствие наиболее мощных лепестков расчетных и наблюдаемых диаграмм направленности как для синфазного, так и для асинфазного способа наблюдений.

Основные результаты диссертации опубликованы в

работах:

1*. Богод В.М., Гельфрейх Г.Б., Гребинский А.С., Опейкина JI.B. Корреляционный радиогелиограф на базе РАТАН-600 // Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1995, 39, No.5, с.527-537.

2*. Bogod V.M., Gelfreikh G.B., Grebinskij A.S., Opeikina L.V. The Radio Heliograph of RATAN-600 / In ¡"Second Advances in Solar Physics Euroconference: Three-Dimensional Structure of Solar Active Régions", Alis-sandrakis C.E, Schmieder B. (eds.), ASP Conférence Sériés, 1998, vol.155, p.279-283.

3*. Gelfreikh G.B., Opeikina L.V. Investigation of parameters of antenna settings for radioheliograph opération // Bull. Spec. Astrophys. Obs., 2000, 50, p.104-114.

4*. Gelfreikh G.B., Opeikina L.V. Erequency scanning with RATAN-600 as a radioheliograph // Bull. Spec. Astrophys. Obs., 2002, 53, p.95-108.

5*. Гельфрейх Г.Б., Опейкина JI.В. Анализ диаграммы направленности РАТАН-600 в режиме радиогелиографа с облучателем типа VI: Тез. докл., XXII Всесоюзная конференция "Радиотелескопы и интерферометры", Ереван, 1990, с.89.

6*. Гельфрейх Г.Б., Опейкина Л.В. Моделирование работы РАТАН-600 в режиме радиогелиографа. Препринт CAO РАН, 1992, No.96, 31с.

7*. Гельфрейх Г.Б., Опейкина Л.В., Богод В.М. Радиогелиограф РАТАН-600: Тез. докл., XXV Радиоастрономическая конференция, Пущино, 1993, с.162.

8*. Богод В.М., Гельфрейх Г.Б., Гребинский А.С., Опейкина Л.В. Расчеты многолепестковых диаграмм в различных режимах работы радиогелиографа РАТАН-600: Тез. докл., XXVII Радиоастрономическая конференция "Проблемы современной радиоастрономии", Санкт-Петербург, 1997, т.З, с.46-47.

9*. Богод В.М., Гребинский А.С., Опейкина Л.В. О корреляционном ме-{ тоде синтеза изображений в режиме радиогелиографа на РАТАН-600:

Тез. докл., XXVII Радиоастрономическая конференция "Проблемы современной радиоастрономии", Санкт-Петербург, 1997, т.З, с.48-49.

10*. Богод В.М., Гельфрейх Г.Б., Гребинский А.С., Комар Н.П., Опейкина Л.В., Перваков А.А. Картографирование объектов в режиме радиогелиографа РАТАН-600: Тез. докл., Международная конференция "Солнце в максимуме активности и солнечно-звездные аналогии", Санкт-Петербург, 2000, с.203-204.

11*. Опейкина Л.В., Гельфрейх Г.Б. Частотное сканирование в режиме

радиогелиографа РАТАН-600: Тез. докл., Всероссийская астрономическая конференция, Санкт-Петербург, 2001, с.135. 12*. Опейкина JI.B., Тохчукова С.Х., Богод В.М. Реализация многоволнового картографирования на РАТАН-600: Тез. докл., Российская конференция памяти A.A. Пистолькорса "Радиотелескопы РТ-2002 (антенны, аппаратура, методы)", Пущино, 2002, с.84. 13*. Опейкина Л.В. Построение изображений в режиме радиогелиографа РАТАН-600: Тез. докл., Российская конференция памяти A.A. Пистолькорса "Радиотелескопы РТ-2002 (антенны, аппаратура, методы)", Пущино, 2002, с.83. 14*. Опейкина Л.В. Режим радиогелиографа РАТАН-600. Получение и восстановление изображений. Препринт CAO РАН, 2003, No.181, 30с.

(3*. 5*, 6*. 7*. 8*| — решена задача выбора оптимальных установок антенны для наблюдений в режиме радиогелиографа, усовершенствован алгоритм расчета диаграммы направленности и проанализированы свойства диаграмм для различных вариантов работы радиогелиографа, сделаны оценки параметров приемной аппаратуры;

fl*,2*,9*| — оценена возможность применения корреляционного метода для восстановления изображений, получаемых в режиме радиогелиографа;

fl0*J — проведены и обработаны наблюдения, рассмотрены особенности частотного сканирования;

[4*, 11*1 ~~ проделано аналитическое рассмотрение частотных аберраций диаграмм направленности радиогелиографа, даны рекомендации по проведению частотного сканирования и выбору полосы частот и расстояния между каналами радиометра;

[12*] — рассмотрена возможность многоволнового картографирования в режиме радиогелиографа.

I (

Бесплатно

»172 88

РНБ Русский фонд ^

2006-4 15415

ОпеЗкнна Лариса Викторовна

Радиотелескоп РАТАН-600 в режиме

радиогелиографа ,

)

'с

Зак. N1660

Тираж 100

Уч. изд. л. - 1.3

Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Опейкина, Лариса Викторовна

Введение

1 Установки антенны в режиме радиогелиографа

1.1 Режим радиогелиографа.

1.2 Расчет установок антенны.

1.3 Поиск оптимальных установок.

1.4 Выводы.

2 Исследование диаграмм направленности радиогелиографа

2.1 Алгоритм расчета диаграммы направленности.

2.2 Структура диаграмм направленности.

2.3 Ширина полосы частот.

2.4 Изменения диаграмм направленности с частотой.

2.5 Корреляционные функции диаграмм.

2.6 Влияние ошибок установки антенны.

2.7 Расчет поляризации поля в раскрыве антенны.

2.8 Выводы.

3 Построение и обработка изображений

3.1 Варианты получения изображений.

3.2 Характеристики грязных изображений

3.3 Задача восстановления изображений.

3.4 Корреляционный метод.

3.5 Алгоритм ММЭ.

3.6 Восстановление изображений с помощью ММЭ.

3.7 Винсровская фильтрация.

3.8 Выводы.

4 Результаты наблюдений

4.1 Получение наблюдательных данных.

4.2 Наблюдения источника ЗС84.

4.3 Наблюдения источника Лебедь А.

4.4 Наблюдения источника Телец А.

4.5 Наблюдения Солнца.

4.6 Выводы.

Введение диссертация по астрономии, на тему "Радиотелескоп РАТАН-600 в режиме радиогелиографа"

Исследование Солнца имеет большое научное и прикладное значение, что обусловлено его близостью к Земле. Солнце изучается с гораздо большей степенью детальности, чем другие звезды, и полученные при этом результаты используются не только в солнечной физике, но и в других областях астрофизики, а также физики плазмы. Солнечная активность определяет процессы в земной магнитосфере, оказывает влияние на атмосферу и биосферу Земли, поэтому ее изучение важно также для прогнозирования изменений в окружающей среде. Радиоастрономические наблюдения Солнца в сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн существенно дополняют другие виды наблюдений, поставляя уникальную информацию о физическом состоянии и процессах в атмосфере Солнца. Получаемые в этих диапазонах данные позволяют исследовать плазму хромосферы, переходной зоны и короны. На основании радионаблюдений развиты наиболее точные методы измерения магнитных полей в короне, проводится диагностика параметров нетепловой составляющей солнечной плазмы, недоступная большинству других способов наблюдений.

Эффективность радиоастрономических исследований зависит от характеристик используемых инструментов. Например, методы измерения магнитных полей основаны на анализе спектров поляризованного излучения, изучение фрагментарных вспышечных процессов требует высокого пространственного и временного разрешения, исследование крупномасштабных структур — измерения низких гармоник пространственного спектра источника. Для изучения различных структур и явлений важно иметь двумерное изображение, позволяющее локализовать и отождествить источники излучения. Таким образом, для решения большинства задач солнечной радиоастрономии необходимо получать карты всего диска Солнца с высоким пространственным, временным и спектральным разрешением, большим динамическим диапазоном, с возможностью измерения поляризационных характеристик и регистрацией широкого диапазона пространственных гармоник. Но ни один из действующих сейчас радиотелескопов не удовлетворяет всем этим требованиям одновременно.

Проблема получения двумерных радиоизображений с высоким пространственным разрешением решается с помощью антенных решеток. В настоящее время в микроволновом диапазоне работают две специализированные солнечные решетки, которые строят изображения полного диска Солнца. Это Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ, [48], http://ssrt.iszf.irk.ru/) и радиогелиограф в Nobeyama (NoRH, Япония, [54], http://solar.nro.nao.ac.jp/norh/). Эти телескопы дают хорошее заполнение uv-плоскости, включая пространственную гармонику, соответствующую солнечному диску. С их помощью Солнце наблюдается ежедневно в течение 8-10 часов. Конфигурации этих инструментов похожи (ССРТ представляет собой крестообразную решетку, а NoRH имеет Т-конфигурацию), но используются разные принципы формирования изображения. NoRH регистрирует пространственные гармоники изображения, а ССРТ работает в режиме формирования диаграммы направленности с применением частотного сканирования. Вследствие этого скорость получения изображений у телескопов разная — у NoRH это 1сек, а у ССРТ порядка нескольких минут. Оба инструмента имеют умеренно высокое пространственное разрешение, 21" у ССРТ и 10" у NoRH на волне 1.76см. Главным недостатком этих инструментов является то, что наблюдения ведутся на малом числе длин волн: на ССРТ только на волне 5.2см, а на NoRH на волнах 1.76см и 8.8мм. Кроме этих инструментов, существует еще солнечный интерферометр 0VSA в радиообсерватории Owens Valley (США, [51], http://ovsa.ovro.caltech.edu/), который обладает хорошим спектральным разрешением в диапазоне 1-18 ГГц и может строить изображения на 86 частотах внутри этого диапазона. Но он состоит всего из семи антенн, регистрирует малое число пространственных гармоник и получает изображения небольших по размеру областей. Наблюдения Солнца в сантиметровом диапазоне ведутся также на универсальных телескопах апертурного синтеза УЬА (США, [50], http://www.vla.nrao.edu/) и \VSRT (Нидерланды, [52], http://www.astron.n1/p/observing.htm). На этих инструментах получают изображения Солнца с пространственным разрешением порядка нескольких секунд дуги, причем УЬА дает наиболее высокую разрешающую способность среди всех перечисленных телескопов. Однако наблюдения здесь также ведутся на малом числе длин волн. Кроме того, на универсальных инструментах, предназначенных для наблюдений источников различных типов, для наблюдений Солнца выделяется несколько дней в году, а конфигурации решеток и размеры отдельных зеркал таковы, что теряется информация о низких пространственных частотах, важных для изучения протяженных составляющих солнечного радиоизлучения, и поле зрения окат зывается недостаточным для одновременного наблюдения всего диска. Таким образом, необходимо дальнейшее совершенствование инструментов, что отражается в проектах по улучшению характеристик существующих радиотелескопов (например, проект увеличения числа длин волн для ССРТ, [49]) и созданию новых специализированных солнечных инструментов (КА811, [55, 56], http://www.ovsa.njit.edu/fasr/).

РАТАН-600 [1, 2] также входит в число основных солнечных инструментов микроволнового диапазона. Его преимуществом является возможность одновременных наблюдений на большом числе длин волн (солнечные наблюдения ведутся примерно на 40 волнах внутри диапазона 1.7-30см), чувствительность ко всем пространственным гармоникам в пределах границ и^ плоскости, определяемых размерами телескопа, измерение степени круговой поляризации излучения солнечных источников с точностью до единиц и долей % [28,46]. Однако регулярные наблюдения Солнца проводятся на РАТАН-600, как правило, один или несколько раз в сутки в режиме получения одномерных сканов при прохождении источника через неподвижную диаграмму направленности. Размеры антенны при обычных наблюдениях таковы, что достаточно высокое пространственное разрешение (порядка нескольких дссятков угловых секунд) получается только по одной координате. Использование одномерных сканов значительно осложняет изучение пространственной структуры источников, их отождествление и сравнение с данными, полученными в других диапазонах.

Но антенная система РАТАН-600 позволяет реализовать большое число различных наблюдательных режимов, в том числе режимы многократного сканирования источников. Для наблюдений Солнца эпизодически применяются два таких режима — многоазимутальные наблюдения в системе "Юг+плоское зеркало" [20, 22, 21] и "эстафета" [14, 15]. Они используются, главным образом, для изучения временных изменений солнечного радиоизлучения, но также могут быть применены и для построения карт. Диаграммы направленности в различных азимутах наблюдений сканируют источник под разными углами, т.е. может быть осуществлен синтез изображения по проекциям [3]. В этих режимах можно получать изображения только относительно стабильных солнечных объектов, так как азимутальный синтез занимает несколько часов. Из-за этого, а также из-за невысокого пространственного разрешения, картографирование в этих режимах не получило достаточного развития.

Идея наблюдений на РАТАН-600 в режиме радиогелиографа возникла в 1988 году [5, 6], когда радиогелиограф в МоЬеуата еще не был построен, а ССРТ работал только в режиме одномерной аддитивной решетки. Двумерные изображения Солнца, получаемые в то время только на УЬА и \VSRT, не очень хорошо согласовывались с результатами одномерных наблюдений на РАТАН-600, что могло быть связано с отсутствием в двумерных изображениях некоторых пространственных гармоник [44]. Задачей режима радиогелиографа было построение двумерных изображений Солнца с максимально возможным для РАТАН-600 пространственным и временным разрешением. Режим радиогелиографа позволяет получать изображения с сохранением всех пространственных гармоник в пределах границ иу-плоскости, определяемых размерами РАТАН-600, и на любых длинах волн сантиметрового диапазона. Пространственное разрешение, которое может быть достигнуто в режиме радиогелиографа, меньше, чем на \ySRT и УЬА, но равно разрешению на гелиографах МоГШ и ССРТ, так как апертура этих инструментов имеет примерно такие же размеры, как и РАТАН-600. Таким образом, при успешной реализации радиогелиограф РАТАН-600 как тогда, так и теперь, может служить хорошим дополнением к основным инструментам картографирования Солнца. В частности, большое значение имеет совместный анализ данных, полученных на разных телескопах, так как из-за сложности методик построения и обработки радиоизображений на отдельных картах могут возникать ложные источники. Учитывая удаленность 1ЧоГШ, ССРТ и УЬА от РАТАН-600 по долготе, а также то, что на \ySRT в последнее время практически прекратились наблюдения Солнца, радиогелиограф РАТАН-600 может быть важным инструментом солнечного мониторинга.

Режим радиогелиографа интересен и тем, как именно решается в этом случае проблема построения изображений. Построение изображений с высоким пространственным и временным разрешением — это достаточно сложная задача для РАТАН-600. Чтобы достичь результатов, приходится нарушать привычные принципы наблюдений, в частности, отказаться от так называемых "хорошо сформированных" диаграмм направленности, основная доля мощности которых заключена в главном лепестке. Режим радиогелиографа наиболее полно реализует возможности антенной системы РАТАН-600, обусловленные тем, что она состоит из большого числа независимых элементов. Он представляет собой дальнейшее развитие способов наблюдений с нарушением таутохронности лучей, которые рассматривались, например, в работах [3, 4,11,15]. Подход к формированию антенной системы и расчету ее характеристик, реализуемый в режиме радиогелиографа, является более общим, чем в других режимах работы РАТАН-600, поэтому они могут быть включены в режим радиогелиографа как частный случай.

Опыт построения двумерных изображений различных источников на РАТАН-600 невелик и изложен в работах [19, 20, 21, 22, 25, 17]. Пространственное разрешение этих изображениий определяется синфазной апертурой и не превосходит то, которое соответствует максимальному размеру стандартного сектора для данной высоты. Только в режиме работы всего кольца для высоких источников реализуется максимальная для РАТАН-600 разрешающая способность (режим "Зенит", [25]). В большинстве режимов из-за большой ширины диаграммы направленности по одной из координат необходим синтез иу-плоскости, который, как правило, осуществляется за счет изменения ориентации "ножа" диаграммы по отношению к источнику при наблюдениях источника в разных азимутах, что ведет к увеличению времени наблюдений. Для построения изображений требуется многократное сканирование объекта. Основные способы осуществления многократных прохождений и их ограничения, возникающие в связи с конструктивными особенностями РАТАН-600, суммированы в работах [11,18]. В целом, если проанализировать все эти способы построения изображений, то получается что их недостатки представляют собой различные комбинации из следующих трех: а) большая продолжительность сканирования; б) нереализованное (т.е. меньшее, чем позволяют размеры телескопа), а в некоторых случаях и недостаточное, пространственное разрешение; в) недостаточное количество сканов для построения изображения протяженных источников.

Режим радиогелиографа позволяет преодолеть эти ограничения. Высокое разрешение по обеим координатам в режиме радиогелиографа достигается за счет использования установок антенны с максимальным количеством элементов (щитов), которые можно одновременно навести на источник. А быстрое накопление сканов - за счет частотного сканирования, т.е. сканирования диаграммами, одновременно формирующимися на близких частотах и имеющими различную форму. Эти две возможности реализуются в одних и тех же установках антенны, так как для достижения максимального числа щитов приходится пренебрегать таутохронностью хода лучей. Разность хода между лучами достигает десятков метров и диаграммы направленности быстро меняются с частотой. Пространственное разрешение в таких установках близко к разрешающей способности всего кольца РАТАН-600, а количество сканов, которые можно набрать за одну установку антенны, исчисляется сотнями, что позволяет быстро получать изображения даже такого протяженного источника как Солнце.

Еще одна особенность режима радиогелиографа — это использование диаграмм направленности, которые одновременно охватывают ббльшую по сравнению с одним лепестком область неба. Для этого диаграммы намеренно разваливаются путем задания на антенне асинфазного распределения поля, например, поля с псевдослучайным распределением фазы. В структуре таких диаграмм появляется большое количество лепестков, имеющих примерно одинаковую амплитуду и случайным образом распределенных в пределах большого телесного угла, величина которого определяется размерами одного щита или небольшой группы щитов, выставленных синфазно. Реализация псевдослучайной фазы известна, и соответствующие диаграммы могут быть рассчитаны и использованы для восстановления изображения. Эффективность использования разваленных диаграмм направленности проявляется в том, что при этом можно пытаться получить приближение к изображению протяженного источника по результатам его единичного прохождения через диаграмму на одной частоте или, используя данные большого числа близких частотных каналов, построить "мгновенное" изображение источника. Это обстоятельство было подчеркнуто в работе [9], где был рассмотрен метод построения изображений, ориентированный на использование диаграмм с псевдослучайным распределением лепестков.

Несмотря на нарушение таутохронности, радиогелиограф не теряет основного преимущества РАТАН-600 — возможности одновременного наблюдения в широком диапазоне длин волн. При задании случайного распределения фазы однотипные "многолепестковые" диаграммы формируются на любых длинах волн, поэтому при использовании широкодиапазонного первичного облучателя можно проводить наблюдения с произвольным набором длин волн в пределах всего рабочего диапазона радиотелескопа. Причем следует заметить, что в режиме радиогелиографа проблема многоволновости решается проще, чем в случае антенных решеток, благодаря распространению излучения по воздуху без линий связи и сбору в едином фокусе.

Таким образом, актуальность данной работы определяется, во-первых, возможностью создать на базе РАТАН-600 инструмент, который решает проблему получения многоволновых двумерных радиоизображений Солнца и который необходим для увеличения числа одновременно участвующих в исследованиях Солнца радиогелиографов. Во-вторых, тем, что режим радиогелиографа — это одно из немногих решений, позволяющих осуществлять на РАТАН-600 быстрое картографирование с высоким пространственным разрешением для источников со средними высотами. И, в третьих, интересом к малоизученным способам получения радиоизображений, таким как частотное сканирование и использование сложных псевдослучайных аппаратных функций, а также к более полному изучению возможностей антенн переменного профиля (АПП), к которым относится РАТАН-600.

Целью работы является изучение режима радиогелиографа. Это новый вариант работы РАТАН-600, не имеющий точных аналогов на других радиоастрономических инструментах. Поскольку ранее подобные режимы работы телескопа не исследовались, то было необходимо получить представление обо всех основных составляющих процесса построения изображений этим способом, таких как формирование установок антенны, расчет и свойства диаграмм направленности, восстановление изображений. Режим радиогелиогафа отличается большим разнообразием установок антенны и их характеристик, в этом режиме могут быть сформированы различные типы диаграмм направленности и применяются разные способы сканирования источника, поэтому возникает задача выбора оптимальных вариантов наблюдений. Первоначальное исследование режима было целесообразно провести с помощью компьютерного моделирования, и этому было уделено основное внимание в данной работе. Также требовалось провести пробные наблюдения и оценить возможность реализации данного метода. Для проведения моделирования и наблюдений не было готовых программ и алгоритмов, и была необходима их разработка. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

Научная новизна результатов определяется тем, что данный метод ранее в радиоастрономии не применялся и не исследовался. Получена также новая информация о работе АПП.

3. Впервые проведены расчеты и анализ диаграмм, получаемых при асин-фазном облучении главного зеркала. Изучены особенности изменения диаграмм направленности с частотой в установках антенны с нарушением таутохронности хода лучей.

Научное и практическое значение. Результаты работы существенно уточнили и детализировали исходные представления о работе РАТАН-600 в режиме радиогелиографа и позволили провести наблюдения. Разработанное программное обеспечение может быть использовано для проведения штатных наблюдений в режиме радиогелиографа, а также для обработки других данных, получаемых на РАТАН-600.

На защиту выносится:

3. Результаты моделирования восстановления изображений с помощью корреляционного метода и метода максимальной энтропии для изображений, полученных в режиме радиогелиографа, особенностью которых является пространственная неинвариантность, сложность аппаратной функции и малое отношение сигнал/шум.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на XXII Всесоюзной конференции "Радиотелескопы и интерферометры"

Ереван, 15-17 мая, 1990), XXV, XXVI, XXVII Радиоастрономических кон-ференцях (Пущино, 20-24 сентября, 1993; Санкт-Петербург, 18-22 сентября, 1995; Санкт-Петербург, 10-14 ноября, 1997), научном семинаре секции РАН "Радиофизические исследования солнечной системы" (Санкт-Петербург, 7-9 октября 1996), международной конференции "Солнце в максимуме активности и солнечно-звездные аналогии" (Санкт-Петербург, 17-22 сентября, 2000), Всероссийской астрономической конференции (Санкт-Петербург, 6-12 августа, 2001), Российской конференции памяти A.A. Пистолькорса "Радиотелескопы РТ-2002" (Пущино, 9-11 октября, 2002), на научных семинарах CAO РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ. Список публикаций приведен на с.174. Следует обратить внимание на то, что нумерация этого списка пересекается с нумерацией списка цитируемой литературы, поэтому номера работ автора отмечены *.

Личный вклад автора. Во всех исследованиях автор принимал участие в постановке задачи, анализе и интерпретации результатов. Автору принадлежит разработка комплекса программ и выполнение компьютерного моделирования. Работы по применению метода максимальной энтропии к восстановлению изображений, полученных в режиме радиогелиографа, выполнены без соавторов. В работах, написанных в соавторстве, автором: [3*, 5*, 6*, 7*, 8*] — решена задача выбора оптимальных установок антенны для наблюдений в режиме радиогелиографа, усовершенствован алгоритм расчета диаграммы направленности и проанализированы свойства диаграмм для различных вариантов работы радиогелиографа, сделаны оценки параметров приемной аппаратуры;

1*, 2*, 9*] — оценена возможность применения корреляционного метода для восстановления изображений, получаемых в режиме радиогелиографа; [10*] — проведены и обработаны наблюдения, рассмотрены особенности частотного сканирования;

4*, 11*] — проделано аналитическое рассмотрение частотных аберраций диаграмм направленности радиогелиографа, даны рекомендации по проведению частотного сканирования и выбору полосы частот и расстояния между каналами радиометра;

12*] — рассмотрена возможность многоволнового картографирования в режиме радиогелиографа.

Заключение диссертации по теме "Астрофизика, радиоастрономия"

Заключение

Список источников диссертации и автореферата по астрономии, кандидата физико-математических наук, Опейкина, Лариса Викторовна, Нижний Архыз

1. Хайкин Э., Кайдановский Н.Л., Есепкина Н.А., Шиврис О.Н. Большой пулковский радиотелескоп Изв. ГАО, 19G0, 164, с.3-26.

2. Хайкин Э., Кайдановский Н.Л., Парийский Ю.Н., Есепкина Н.Л. Радиотелескоп РАТАН-600 Изв. ГАО, 1972, 188, с.3-12.

3. Парийский Ю.Н., Шиврис О.Н. Методы радиоастрономического использования РАТАН-600 Изв. ГАО, 1972, 188, с.13-39.

4. Гельфрейх Г.Б., Кайдановский Н.Л Шиврис О.Н. Кинематические возможности полного перекрытия небесной сферы при наблюдениях на РАТАН-600 в зкой полосе частот: Тез. докл., VHI Всесоюзная конференция по радиоастрономии, Пущино, 1975, с. 17-18.

5. Богод В.М., Гельфрейх Г.Б., Коржавин А.Н., Пустильник Л.А. Предложения по использованию радиотелескопа РАТАН-600 в программах 22го цикла солнечной активности. Препринт САО АН СССР, 1988, No.22.

6. Богод В.М., Гельфрейх Г.Б., Коржавин А.Н. Основные принципы работы радиогелиографа РАТАН-600 с облучателем типа VI: Тез. докл., XXII Всесоюзная конференция "Радиотелескопы и интерферометры", Ереван, 1990, с.90-91.

7. Гельфрейх Г.Б. Радиоастрономический способ юстировки антенн переменного профиля Изв. ГАО, 1972, 188, с.139-148.

8. Гельфрейх Г.Б. Об одном алгоритме расчета диаграммы направленности антенны типа РАТАН-600 с учетом аберраций и поляризационных эффектов Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1977, 9. 89-98.

9. Богод В.М., Гребинский А.С. Корреляционные методы формирования изображений для многоэлементных радиотелескопов Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1997, 40, No.7, с.801-816.

10. Кайдановский Н.Л. Формирование многолучевых диаграмм направленности у антенн переменного профиля (АПП) Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1975, 7, с.207-213. И. Кайдановский Н.Л. Сопровождение источников радиоизлучения при наблюдениях с помоп1,ью антенны переменного профиля (АПП) Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1975, 7, с.214-222. 176

11. Кайдановский Н.Л. О возможности расширения наблюдаемой области неба при использовании специального зенитного облучателя РАТАН-бОО Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1982, 16 с. 100-107.

12. Кайдановский Н.Л. Образование фазовой дифракционной решетки из отражаюш,ей поверхности антенны переменного профиля Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1990, 29, с.106-108.

13. Голубчина О.А., Голубчин Г.С. Метод "эстафеты" Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1981, 14, с.125-131.

14. Голубчина О.А. Метод "эстафеты с зонированием" Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1986, 21, с.75-84.

15. Golubchina О.А., Zhekanis G.V., Bogod V.M. et al. The possibility of researches of quick processes on the Sun in quasitracking regime with radio telescope RATAN-

17. Golubchina O.A., Zhekanis G.V., Bogod V.M., Tokhchukova S.Kh. The construction of the two-dimensional image of the Sun with radio telescope RATAN-600: Abstracts. The 10th European Solar Physics Meeting "Solar Variability: From Core to Outer Prontieres", Prague, 2002, p.354.

18. Голубчин Г.С. Методы реализации длительного сопровождения радиоисточников на радиотелескопе РАТАН-бОО Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1989, 27, с.117-119.

19. Минченко B.C. Синтез двумерных радиоизображений с помощью радиотелескопа РАТАН-600. Дис. ...к.ф.-м.н., Ленинград, 1979.

20. Минченко B.C. Азимутальный апертурный синтез Солнца на радиотелескопе РАТАН-600 в режиме "Юг с перископом" Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1986, 21, с.91-97.

21. Nindos А., Alissandrakis Е.. Gelfreikh G.B., Borovik V.N., Коrzhavin A.N., Bogod V.M. Two-dimensional mapping of the Sun with the RATAN-600 Solar Physics, 165, 1996, p.41.

22. Тохчукова C.X. Реализация метода многоазимутальных наблюдений Солнца на РАТАН23. Препринт САО РАН, 2002, No.l74.

24. Майорова Е.К., Хайкин В.Б. Радиотелескоп РАТАН-600 как двухзеркальная апланатическая система Изв. ВУЗов. Радиофизика, 2000, 43, No.3, с.185-196.

25. Bogod V.M. Multi Range Instant Map Radio Heliograph On The Base Of RATAN-600 In: "URSI/IEEE/IRC XXI Convention on Radio Science. Otanicmi, Finland, October 2-3, 1996", P.Piironen, A.Raisanen (eds.), HUT, Helsinki, 1996, Report S 222, p.95.

26. Parijskij Yu.N., Vcrkhodanov O.N., Pinchuck G.A. et al. RATAN-600 Radio Telescope in the "Zenith" Mode Bull. Spec. Astrophys. Obs., 1994, 38, p.58-102.

27. Амстиславский A.3., Копылов А.И., Просмушкин М.И. Конструкция отражающих элементов и облучателя радиотелескопа РАТАН-600 Изв. ГАО, 1972, 188, с.89-96.

28. Богод В.М., Дикий В.Н., Корольков Д.В., Сорель В.Е. Многоволновой облучатель на резонаторг1х бегущей волны с единым фазовым центром для применения в радиоастрономии Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1983, 17, с.124-130.

29. Богод В.М., Гараимов В.И., Тохчукова Х., Шатилов В.А. Повышение точности поляризационных наблюдений на РАТАН-бОО: Тез. докл., XXVn Радиоастрономическая конференция "Проблемы современной радиоастрономии", Санкт-Петербург, 1997, т.З, с.40-41.

30. Брауде Б.В, Есепкина Н.А, Кайдановский Н.Л., Хайкин Э. Исследование влияния случайных ошибок на электрические характеристики остронаправленных зеркальных антенн с отражателем переменного профиля Радиотехника и электроника, I960, 5, No.4, с.584-596.

31. Голосова Я., Есепкина Н.А., Зверев Ю.К. и др. Исследование точности отражающей поверхности главного зеркала РАТАН-600 (Северный сектор) Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1982, 15, с. 132-150.

32. Есепкина Н.А, Кайдановский Н.Л., Кузнецов Б.Г. и др. Исследование характеристик излучения остронаправленных зеркальных антенн с отражателем переменного профиля Радиотехника и электроника, 1961, 6, No.12, с.1947-1960.

33. Есепкина Н.А., Парийский Ю.Н. Особенности работы антенн переменного профиля при наблюдении вблизи зенита Изв. ГАО, 1972, 188, с.58-62.

34. Жеканис Г.В., Жеканис Л.С. Программное обеспечение подготовки данных на управление антенной РАТАН-600: Тез. докл., XXVH Радиоастрономическая конференция "Проблемы современной радиоастрономии", Санкт-Петербург, 1997, т.З, с.78-79.

35. Жеканис Г.В., Тушканов В.И., Фурса В.И., 1

36. Протокол измерения положения концевых выключателей антенны Северного сектора РАТАН-600 Отчет находится на сервере rs.ratan.sao.ru в файле /users/ant/lib/AntenLimit.doc.

37. Коржавин А.Н. Диаграммы направленности антенны переменного профиля для реальных режимов работы Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1977, 9, с.71-88.

38. Майорова Е.К. Электродинамические характеристики радиотелескопа РАТАН-600. Дис. ...к.ф.-м.н., ст.Зеленчукская, 1985.

39. Majorova Е.К. The computation of the beam pattern of IlATAN-600 with allowance for diffraction effects Bull. Spec. Astrophys. Obs., 2002, 53, p.78-94.

40. Majorova E.K., Trushkin S.A. Experimental studies of the beam pattern of RATAN-600 Bull. Spec. Astrophys. Obs., 2002, 54, p.89-122.

41. Стоцкий A.A. Аберрации главного зеркала антенны переменного профиля и сканирование диаграммы направленности путем смещения облучателя Изв. ГАО, 1972, 188, с.63-76.

42. Шиврис О.Н., Постоенко Ю.К., Трунов В.В. Алгоритмы расчета уставок элементов главного зеркала РАТАН-600 Астрофиз. исслед. (Изв. ОАО), 1983, 17, с.84-90.

43. Десайз, Рэмси. Зеркальные антенны В кн.: Сканирующие антенные системы СВЧ, т.1, перевод с англ. под ред. Г.Т.Маркова и А.Ф.Чаплина. М.: Советское радио, 1966.

44. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. М.: Наука, 1973.

45. Христиансен У., Хегбом И. Радиотелескопы. М.: Мир, 1988.

46. Ахмедов Ш.Б., Богод В.М., Боровик В.Н. и др. Структура активных областей на Солнце по наблюдениям на VLA и РАТАН-600 в июле 1982 года. 1. AR 3804 Астрофиз. исслед. (Изв. САО), 1987, 25, с.105-134.

47. Borovik V.N. Quiet Sun from the multifrequency Radio Observations on RATAN-600 Lectures Notes in Physics, 1994, 432, p. 185-190.

48. Боровик B.H., Медарь В.Г., Коржавин А.Н. Первые измерения магнитного поля в корональной дыре по радионаблюдениям Солнца на РАТАН600 Письма в АЖ, 1999, 25, No.4, с.299-307.

49. Гараимов В.И. Обработка массивов одномерных векторов данных в ОС WINDOWS. Программа WORK SCAN- версия 2.

50. Препринт САО РАН, 1997, N0.127T.

51. Grechnev V.V., Lcsovoi S.V., Smolkov G.Ya. et al. The Siberian Solar Radio Telescope: the current state of the instrument, observations, and data Solar Phys., 2003, 216, p.239-272.

52. Занданов B.A., Алтынцев A.T., Смольков Г.Я., Гречнев В.В. Развитие СОРТ в многоволновый радиогелиограф: Тез. докл.. Международная конференция "Солнце в максимуме активности и солнечно-звездные аналогии, Санкт-Петербург, 2000, с.210-212.

53. Bastian T.S. Solar Imaging with a Synthesis Telescope In: "Synthesis Imaging in Radio Astronomy", Pcrley R.A., Schwab F.R., Bridle A.H. (eds.), ASP Conference Series, 1989, vol.6, p.395-413.

54. Gary D.E., Hurford G.J. OVRO Solar Array Upgrades in Preparation for MAX 2000 In: "Solar Physics with Radio Observations", Proceed, of Nobeyama Symposium, Kiyosato, Japan, Oct.27-30,1998, Bastian Т., Gopalswamy N., Shibasaki K. (eds.), NRO report, 1999, No.479.

55. Kundu M.R., Alissandrakis C.E., Bregman J.D., Hin A.C. 6 centimeter observations of solar active regions with 6" resolution Astrophys. J., 1977, 213, p.278-295.

56. Nindos A., Kundu M.R., White S.M. et. al. Microwave and extreme ultraviolet observations of solar polar regions Astrophys. J., 1999, 527, p.415-425. 54. The Nobeyama Radioheliograph. A Collection of Papers on Initial Results and Instrumentation. NRO report, 1994, No.357.

57. White S.M. New radio instrumentation for the study of sunspots and starspots Astron. Nachr., 2002, 323, pp.265-270.

58. White S.M., Lee J., Aschwanden M. J., Bastian T.S. The imaging capabilities of the Frequency Agile Solar Radiotelescope In: "Innovative Telescopes and Instrumentation for Solar Astrophysics", Kiel S.L, Avakyan S.V. (eds.). Proceedings of the SPIE, 2003, 4853, p.531-541.

59. Zirin H., Baumert B.M., Hurford G.J. The microwave brightness temperature spectrum of the quiet sun Astrophys. J., 1991, 370, pp.779-783.

60. Байкова A.T. Численное решение задачи восстановления изображений в радиоастрономии методом максимальной энтропии. Препринт ИПА АН СССР, 1990, No.13.

61. Байкова А.Т. Обобщенный метод максимальной энтропии Труды ИПА РАН, 1998, вьш.З, с.287-310.

62. Бакут П.А., Ряхин А.Д., Садыков Ю.А., Свиридов К.Н. Итеративная винеровская фильтрация изображения Оптика и спектроск., 1988, 64, No.2, с.444-445.

63. Волошиновский с в Грицкив З.Д. О возможности использования боковых лепестков диаграммы направленности антенны в радиометрических системах Радиотехника и электроника, 1996, 41, No.lO, с.1188-1190.

64. Денисова Н.В., Пикалов В.В., Баландин А.Л. Модифицированный метод максимума энтропии в томографии плазмы Оптика и спектроск., 1996, 81, No.l, с.43-48.

65. Лавров С. Восстановление изображений в радиоинтерферометрии на основе выпуклых критериев качества Труды ИПА РАН, 1998, вып.З, с.311-344.

66. Павлов А.С. Повышение пространственной разрешающей способности радиометрических систем при недостаточной информации об аппаратной функции. Автореф. дис. к.т.н., Москва, 1999.

67. Фридман П.А. Обработка наблюдательных данных на РАТАН-бОО в режиме кольцевой апертуры. Препринт ЛФ ОАО АН СССР, 1985, No.21JI.

68. Arzner К., Magun А. Fast maximum entropy restoration of low-noise solar images Astron. Astrophys., 1997, 324, p.735-742.

69. Cornwell Т., Braun R., Briggs D.S. Deconvolution In: "Synthesis Imaging in Radio Astronomy IF, Taylor G.B., Carilli C.L., Perley R.A. (eds.), ASP Conference Series, 1999, vol.180, p.151-170.

70. Koshiishi H. Restoration of solar images by the Steer algorithm Astron. Astrophys., 2003, 412, p.893-896.

71. Sault R.J, Staveley-Smith L., Brouw W.N. An approach to interfcrometric mosaicing Astron. Astrophys. Suppl. Ser., 1996, 120, p.375-384.

72. Василенко Г.И., Тараторин A.M. Восстановление изображений. М.: Радио и связь, 1986.

73. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Советское радио, 1966.

74. Агафонов М.И., Асланян A.M., Гулян А.Г. и др. Радиоизлучение оболочки Крабовидной туманности Астрон. журн., 1987, 64, No.l, с.60-68.

75. Барабанов А.П., Иванов В.П., Малышев И.А. и др. Экспериментальные исследования эволюции спектра Крабовидной туманности Астрон. журн., 1987, 64, No.2, с.280-290.

76. Соболева Н.С, Темирова А.В., Тимофеева P.M., Алиакберов К.Д. ЗС84: пятиминутное гало и поиск следов рассеяния радиоизлучения компактного центрального источника рентгеновским гало Письма в АЖ, 1983, 9, No.lO, с.585-590.

77. Baars J.W.H., Genzel R., Pauliny-Toth I.I.K., Witzel A. The Absolute Spectrum of Cas A; An accurate flux density scale and a set of secondary calibrators Astron. Astrophys., 1977, 61, p.99-106.

78. Bietenholz M.F., Frail D.A., Hester J.J. The Crab Nebulas Moving Wisps in Radio Astrophys. J., 2001, 560, p.254-260.

79. Hargrave P.J., Ryle M. Observation of Cygnus A with the 5-km Radio Telescope Mon. Not. R. Astron. Soc, 1974, 166, p.305-327.

80. Kovalcv Yu.A., Kovalev Y.Y., Nizhelsky N.A. Instantaneous 1-22 GHz Spectra of 214 VSOP Survey Sources In: "Astrophysical Phenomena Revealed by Space VLBF. Proceedings of the VSOP Symposium, Japan, Jan.19-21, 2000, H. Hirabayashi, P.G. Edwards, D.W. Murphy (eds.), Publ. by Institute of Space and Astronautical Science, 2000, p.193-198.

81. Perley R.A., Dreher J.W, Cowan J.J. The jet and filaments in Cygnus A Astrophys. J., 1984, 285, pp.L35-L38.

82. Velusamy Т. Structure of the Crab Nebula: intensity and polarization at 20 cm Mon. Not. R. Astron. Soc, 1985, 212, p.359-365.

83. Товмасян Г.М. Внегалактические источники радиоизлучения. М.: Наука, 1986.