viernes, 6 de junio de 2014

Sistemas de Medición


Los sistemas de referencia global son realizados a través de plataformas que representan puntos de referencia en el universo o en la Tierra. Mediciones entre marcas de referencia contienen información sobre la relación entre ellas. Esta relación puede ser expresada como dirección o distancia para una época determinada.
Los marcos de referencia existentes son usados de una manera jerárquica. El principio geodésico desde lo grande a lo pequeño es aplicado aquí. Por lo tanto, los quásares localizados en las fronteras del universo conocido, forman un marco de referencia celeste casi-inercial (CRF) en el cual es determinada la posición de la Tierra.
En el nivel jerárquico siguiente sigue el marco de referencia terrestre (TRF). Cualquier otra red geodésica continental, nacional, regional o local aparecerán en los pasos subsecuentes en los marcos de referencia jerárquicos y harán uso de los puntos de referencia de los niveles precedentes como un marco exterior de mayor escala. Es por tanto una obligación que las técnicas de medición más precisas sean aplicadas en los observatorios geodésicos, los cuales deben proveer datos para la generación de los marcos de referencia celeste y terrestre.
Para unir puntos de referencia de diferentes continentes se requieren mediciones con técnicas capaces de entregar la relación entre los puntos de referencia. Estas técnicas son resumidas como técnicas geodésicas espaciales.
Las mediciones de las técnicas geodésicas espaciales son sesgadas debido a fenómenos geodinámicos. Estos efectos locales deben ser seguidos mediante mediciones locales para complementar las técnicas geodésicas espaciales.
El moldeamiento correcto de los fenómenos geodinámicos  permite finalmente la determinación precisa de marcos de referencia.



VLBI


Interferometría de Línea Base Muy Larga (VLBI: Very Long Baseline Interferometry) es una técnica geométrica que mide las diferencias de distancia entre al menos dos radio telescopios, basados en la Tierra, usando la llegada de ondas frontales emitidas por un quásar distante. Debido a que la diferencia de tiempo en la recepción de las señales son de una precisión de pocos pico segundos, VLBI determina la posición relativa de los radio telescopios en operación con una precisión de pocos milímetros y la posición de los quásares hasta unos pocos miliarcosegundos.
Los quásares muy distantes proveen un marco de referencia inercial el cual es dos órdenes de magnitud más exacto que el conocido catálogo fundamental de estrellas fijas FK5. Considerando que los radio telescopios están fijos sobre una Tierra en rotación, VLBI sigue instantáneamente la orientación de la Tierra en un marco de referencia inercial, una información indispensable para cualquier tipo de determinación de órbitas satelitales y navegación espacial.
Como es una técnica de microondas, las observaciones VLBI pueden ser realizadas bajo todas las condiciones meteorológicas.
Los elementos de una estación VLBI geodésica consisten en general de
  • Un radio telescopio con un receptor criogénico de doble banda (bandas S/X),
  • Un terminal de adquisición de datos para sintetizar la frecuencia del ancho de banda,
  • Un amplificador de hidrógeno como estándar muy preciso de frecuencia al cual todos los osciladores locales en el sistema VLBI deben tener su fase acoplada,
  • Un dispositivo de registro y formato para el almacenaje temporal del ruido digital izado del quásar.




Usualmente los datos VLBI son adquiridos durante 24 horas sobre cerca de 30 quásares en aproximadamente 300 direcciones diferentes. Los datos de VLBI consisten en ruido digital izado del quásar que es grabado junto con las marcas de tiempo, en cintas magnéticas en las estaciones. Después de completar las observaciones de un experimento las cintas magnéticas deben ser enviadas, desde todas las estaciones participantes, a un correlacionador de VLBI.
Después de la llegada de estas cintas el interferómetro es inicial izado en el correlacionador. En el proceso de correlación se recorren los datos grabados en todas las estaciones simultáneamente y el procesador busca por el máximo de la función de correlación cruzada.
El producto del correlacionador son las marcas de fase y marcas de la amplitud desde los cuales el retraso e índice de retraso de la onda frontal pueden ser derivados. El retraso es la observable primaria en VLBI geodésico, este es mostrado en la ilustración 37. (Desde los datos VLBI Los radio astrónomos están usando las marcas de fase y de amplitud de los procesos de correlación para derivar imágenes de radio objetos.

Sobre VLBI en TIGO.


El contenedor del módulo VLBI contiene un radiotelescopio con una parabólica desmontada de 6 m de diámetro que constituye el instrumento más grande de TIGO. Su masa es cercana a 23 ton. El radio telescopio puede ser transportado en dos contenedores. El diseño permite que dos personas sean capaces de instalar todo el módulo VLBI dentro de una semana sin ayuda de grúa.
Los parámetros técnicos del radiotelescopio de TIGO están resumidos en la siguiente tabla.
Tabla: Parámetros técnicos del radiotelescopio de TIGO para VLBI geodésico.
ParámetroTIGO-VLBI
Propietario y agencia de operaciónBKG
Año de construcción1995
Sistema del radiotelescopiocorrimiento
Alimentación del receptorfoco primario
Diámetro del reflector principal $d$6 m
Distancia focal $f$2.18 m
$f/d$0.3629
Superficie de contorno del reflector$\pm$ 0.2 mm
X-band
(reference $\nu$ = 8.4 GHz, $\lambda$ = 0.0357 m)
$8.1-8.9$ GHz
$T_{sys}$65 K
$S_{SEFD}$7700 Jy
$G/T$35.5 dB/K
$\eta$0.824
S-band
(reference $\nu$ = 2.3GHz, $\lambda$ = 0.1304m)
2.2-2.4 GHz
$T_{sys}$85 K
$S_{SEFD}$12000 Jy
$G/T$22.3 dB/K
$\eta$0.692

El terminal de adquisición de datos es un Mark IV compatible terminal, también llamado terminal VLBA4. Este es controlado por el Sistema de Campo para PC de la NASA, operando bajo el sistema operativo Linux. Los datos son grabados en cintas magnéticas delgadas, de una pulgada de ancho en el grabador VLBA4.
Usualmente la operación de VLBI es programada dentro del Servicio Internacional de VLBI (IVS). El programa principal es la observación continua de la rotación de la Tierra (CORE) en la cual una estación VLBI observa en diferentes redes VLBI globales, una a tres veces por semana por 24 horas. Cada experimento de 24 horas consiste en la observación de aproximadamente 300 quásares durante períodos cercanos a 3-5 minutos cada uno.
El módulo VLBI de TIGO está equipado con herramientas de medición como analizador de espectro, contadores de tiempo y frecuencia, medidor de potencia, osciloscopios digitales, generador de señales, registrador gráfico y herramientas mecánicas necesarias. Para la mantención del sistema de enfriamiento criogénico están disponibles una bomba de vacío y botellas de helio. Muchas de las partes de repuesto más importantes también están disponibles para minimizar el tiempo de detención por problemas técnicos en el sitio de operación.

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