על סף העולמות הרחוקים. ציור, תיאור

מעבדה מדעית לילדים
ספרייה חינם / מדריך / מעבדת מדע לילדים

על סף העולמות הרחוקים. מעבדת מדע לילדים

מעבדת מדע לילדים

עד לאחרונה יחסית, נראה היה שלאלקטרוניקה רדיו ואסטרונומיה אין ולא יכול להיות שום דבר במשותף. עם זאת, בימים אלה דעה זו מיושנת ללא תקנה. כעת, בכנסים אסטרונומיים, יחד עם שאלות על חקר כוכבי לכת וכוכבים, הם מדווחים על מכשירים אלקטרוניים חדשים, דנים לא רק בצילומים של הצד הרחוק של הירח, אלא גם בציוד האלקטרוני שהבטיח את שידורם ... מהנדסי רדיו מהווים כעת חלק משמעותי מצוות מצפה הכוכבים. זה מובן: בטלסקופים הגדולים החדשים יש לא פחות אלקטרוניקה מאופטיקה.

הנה כמה מהדוגמאות הרבות. על איור. איור 1 מציג פולארימטר אלקטרוני אוטומטי שפותח במצפה הכוכבים האסטרופיזי של אבסטומני של האקדמיה למדעים של ה-SSR הגיאורגית. מכשיר זה הוא מכשיר מחשוב אלקטרוני של פעולה לא בדידה. על ידי מדידת פרמטרים מסוימים של אלומת אור, הוא פותר מספר משוואות, הכוללות את הפרמטרים הללו, ומחשב את התוצאה תוך 0,01 שניות. המעגל מורכב מ-38 צינורות ואקום ו-35 דיודות. המחקרים על הירח וכוכבי הלכת שבוצעו במצפה הכוכבים בעזרת המכשיר החדש מספקים נתונים חשובים על הרכב ומבנה פני השטח שלהם.

על סף העולמות הרחוקים
אורז. 1. מד קוטביות אלקטרוני אוטומטי. חיבור מותקן על רפרקטור 40 ס"מ

מכשירים ושיטות אלקטרוניים המשמשים באסטרונומיה הם מעניינים וייחודיים ביותר.

ידוע שהעין מגיבה רק למרווח קטן מאוד של אורכי גל בטווח התנודות האלקטרומגנטיות - מ-4200 עד 7000 אנגסטרם, המתאים לתדרים מ-430 עד 715 מיליון מגה-הרץ. בתחום זה, האסטרונומיה האופטית מעוניינת במדידת שטפי אור - פוטומטריה; פיזור אנרגיית הקרינה על פני הטווח - ספקטרומטריה; קביעת המישור בו נמצא הווקטור החשמלי של התנודות, והיחסים הכמותיים המתאימים - פולרימטריה, כמו גם מספר משימות אחרות. כולם נפתרים בשיטות אלקטרוניות. כמובן שכל מכשיר אלקטרוני חייב להתחיל במקלט של אנרגיית קרינה המגיב אליו בהופעת זרם, מתח או שינוי בהתנגדות. מקלטים אלו מתאפיינים בעיקר בטווח שבו הם חייבים לפעול, וברגישות.

הסוג הנפוץ ביותר של מקלט בשימוש באסטרונומיה הוא צינור הפוטו-מכפיל (PMT). זהו שילוב של פוטו תא ואקום קונבנציונלי עם מכפיל אלקטרונים.

מערכת כזו אולי רגישה יותר מהראייה החדה ביותר, אבל יש לה גם גבול. קודם כל, לפוטוקתודה יש פליטה תרמית קטנה. בשיפור מיליוני פעמים, הוא הופך למוחשי, ולכן יש זרם בפלט PMT בהיעדר אור.

מגבלה נוספת מוטלת על ידי המבנה הקוונטי של האור: ניתן למדוד שטף של 1000 קוונטות לשנייה די בקלות, אך הגעה לא אחידה של קוונטים יוצרת אפקט שוט נוסף.

PMTs מיוצרים עם סוגים שונים של קתודות, מה שמאפשר להשתמש בהם בכל חלקי הטווח, למעט אזורי האינפרא אדום הרחוקים. PMTs הם בדרך כלל התקנים "חד-ערוץ"; הם אינם יכולים להעביר את התפלגות הבהירות על פני נקודות הפוטוקתודה.

על איור. 2 מציג תרשים של פוטומטר אסטרונומי. דיסק עם חורים, המסובב על ידי מנוע סינכרוני, מווסת את שטף האור. גלאי פאזה בעל קבוע זמן גדול פועל באופן סינכרוני עם המודולציה, מה שמאפשר להפריד בין האות לרעש גם כאשר יחס האות לרעש אינו עולה על 0,001. מכשיר תוכנה מיוחד מבצע מדידות בקרה, משווה ואז מדפיס את התוצאה. מכשיר זה נוצר גם במצפה אבסטומאני.

על סף העולמות הרחוקים
אורז. 2. פוטומטר בשימוש באסטרונומיה (מכשיר תוכנה לא מוצג)

מעניין מאוד הרעיון של מכשיר פוטו-אלקטרוני המאפשר מעקב אוטומטי אחר הכוכבים באמצעות טלסקופ (photoguide). ה-PMT משמש בו כמקלט. מדריך הצילום (איור 3) פותח במכון לנינגרד לאלקטרומכניקה.

על סף העולמות הרחוקים
אורז. 3. מכשיר למעקב אוטומטי אחר כוכב באמצעות טלסקופ (photoguide). כאשר חצי הדיסק מסתובב, זרם ה-PMT יהיה קבוע רק אם אלומת האור תעבור בדיוק לאורך הציר שלה; אחרת, הזרם מאופנן, מה שגורם למנועי התיקון להידלק.

כלים חיוניים עבור אסטרונומים הם הצמד התרמי והבולומטר. ניתן להשתמש בהם בטווח שבין אור נראה לגלי רדיו תת-מילימטרים. אין מכשירים אחרים של פס רחב כזה.

צמד תרמי הוא צמד תרמי מיניאטורי, המוצב בדרך כלל בוואקום. המפגש של שני חוטים לא דומים מושחר בצורה כזו שכל הקרינה הנכנסת עליו נבלעת, ומחממת מעט את הצומת. מופיע emf תרמי. אשר ניתן למדוד עם גלוונומטר בעל התנגדות נמוכה רגיש במיוחד. ההגברה של emf זה. מעגלים מנורה קשה, שכן הוא קטן מאוד, ולא ניתן להשתמש בהתנגדות נמוכה ללא ממיר. השימוש במעגלי טרנזיסטור עם התנגדות כניסה נמוכה מעורר עניין רב כאן, עם זאת, רעש טרנזיסטור מציג סיבוך.

הבולומטר מורכב משתי לוחות מתכת קטנים בעובי שבריר של מיקרון, שגם הם מושחרים ומונחים בוואקום. שטף הקרינה שיש למדוד מופנה לאחד מהם. במעגל הגשר החשמלי, עקב השינוי בהתנגדות של לוח זה, הנגרם מהחימום שלו, מופיע חוסר איזון, פרופורציונלי לכמות אנרגיית הקרינה הנספגת. הבולומטר הוא גם אינרציאלי, ולגשר יש עכבת מוצא נמוכה.

מכשירים אלה, המשמשים לרוב כמקלטי קרני אינפרא אדום, הם חד-ערוציים. נכון, לאחרונה פותח מסך העשוי מפסיפס רגיש לאור מסוג מוליכים למחצה (פוטו-התנגדות), שהוא מכשיר רב-ערוצי. סף הרגישות של תרמו-אלמנטים ובולומטרים אינו עולה על 10-11 W בקבוע זמן של כשנייה אחת.

המכשיר ה"רב-ערוצי" היחיד מסוגו, שבו הזרימה האלקטרונית נושאת מידע על כל התמונה בו זמנית, הוא צינור מגבר תמונה (IOC). הפוטוקתודה השקופה למחצה, כמו ב-PMT, מופקדת על פני השטח הפנימיים של הקצה הקצה של הבקבוק. מטבע הדברים, כאן הקתודה קובעת גם את המטרה הספקטרלית: קתודה אנטימון-צסיום פועלת היטב באזורים הירוק-סגול והאולטרה-סגול, קתודה ביסמוט-צסיום מכסה את כל הטווח הנראה, וקתודה חמצן-כסף-צזיום מאפשרת חדירה לתוך ליד אזורי אינפרא אדום. ישנם סוגים אחרים של פוטוקטודות.

עדשות אלקטרוניות מיוחדות, שהן שדות חשמליים הנוצרים על ידי אלקטרודות מיוחדות, מכוונות פוטו-אלקטרונים לאנודה, בדומה להתקני מיקוד קרן בקינסקופים. הדבר נעשה באופן שמבנה הזרימה אינו מעוות והעברת התמונה מלווה רק בהקטנתו. האנודה היא מסך פלורסנט שבו ניתן לצפות בתמונה או לצלם אותה. מטרת שפופרות מעצימות תמונה היא להגביר את בהירות התמונה ובמידת הצורך להמיר אותה מהבלתי נראה, כמו אינפרא אדום, לנראה.

השיפור של מכשירים אלה הוביל ליצירת צינורות מעצימים תמונה מרובי שלבים, שבהם בהירות התמונה גדלה באופן עקבי. אמיתי עבור שפופרת מעצימת תמונה תלת-שלבית היא עליית בהירות של פי 60-120, בעוד שמעציץ תמונה חד-שלבי נותן רווח של פי 6-15. במקרה אחר, ניתן היה לעשות שימוש מלא יותר באור המסך - האנודה, שעבורה מצטמצם עובי הנורה במקום זה לעשיריות המילימטר, וסרט צילום נלחץ אליו מבחוץ. ("שפופרת מעצימת תמונה למגע" או "שפופרת פוטו-מגע"). פותחו גם עיצובים שבהם לוחית הצילום הוצבה מבפנים במקום האנודה. עם זאת, כדי לקבל את זה, היה צורך לשבור את הבקבוק. אפילו עם כמה תקליטים שהוחלפו במכשיר גאוני, זה יקר מדי.

לאחרונה, נעשה שימוש במערכות אסטרונומיות בטלוויזיה. בברית המועצות, העבודה המשמעותית ביותר בכיוון זה בוצעה על ידי N. F. Kuprevich, חוקר בכיר במצפה הכוכבים פולקובו. במיצב שיצר נעשה שימוש בשיטת הצבירה המורכבת מכך שתמונה חלשה מוקרנת לאורך זמן על הפוטוקתודה הסופראורטיקון בהעדר קרן גורפת. במקרה זה, ההקלה הפוטנציאלית "מצטברת" על האלקטרודות המתאימות של הצינור. לאחר מכן מופעלת סריקה בודדת, ותמונה עם בהירות מוגברת מאוד (באותו סדר כמו זו של צינורות מגבירי תמונה רב-שלביים) מופיעה על מסך הטלוויזיה של מערכת טלוויזיה במעגל סגור. סריקה אחת מבטלת את הטרחה של הצילום.

די קשה להתקנה ולתפעול, למערכת הטלוויזיה יש פוטנציאל גדול. לפיכך, פרטים קטנים של תמונות של עצמים אסטרונומיים על לוחות צילום תמיד נראים מטושטשים.

זה מוסבר על ידי ריצוד מתמשך של התמונות. תופעה דומה מוכרת לכולם על ידי נצנוץ הכוכבים. מערכת הטלוויזיה, על ידי הגברת הבהירות, מאפשרת לצמצם את משך החשיפה, וכתוצאה מכך, את "טשטוש" התמונות. מערכת הטלוויזיה היא למעשה חד-ערוצית, אך הודות לפירוק שורה אחר שורה, היא מסוגלת להעביר תמונות, מה שהופך אותה לדומה לצינור מגביר התמונה. מבחינת רגישות הסף, שני המקלטים הללו נחותים מ-PMT טוב.

מדריך צילום למעקב אוטומטי אחר כוכב באמצעות טלסקופ

מכל מה שנאמר, ברור שהמדע המודרני העמיד לרשות האסטרונומים אמצעים טכניים רבי עוצמה. נראה שכעת אין בסיס לחוסר שביעות רצון. עם זאת, זה לא. ידוע, למשל, שכעת כבר מבוצעות כמה תצפיות אסטרונומיות ללא השתתפות אנושית - מלוויינים. העולם כולו ראה תצלומים של הצד הרחוק של הירח שצולמו על ידי "האסטרונום האלקטרוני" - ה-AMS הסובייטי, ששוגר ב-4 באוקטובר 1959. ברור שבמקרה הזה לא הייתה אפשרות אחרת. כמו כן, היה צורך לשלוח AMS לנוגה, מכיוון שמסלול כוכב הלכת הזה נמצא בתוך מסלול כדור הארץ וברגעי ההתקרבות לכדור הארץ הוא פונה אלינו עם צד אפל, ולכן בלתי נראה.

בעיות חשובות רבות ממתינות לפתרון שלהן על ידי הוצאת מכשירים אסטרונומיים מהאטמוספרה של כדור הארץ. קחו, למשל, את כוכב הלכת מאדים, השכן הקרוב ביותר שלנו. המסתורין של מאדים (ה"ערוצים" שלו ופרטים נוספים) רודפת לא רק אסטרונומים. חידות רבות ושאר מאורות; אפילו לירח יש הרבה מהם. נראה שצריך רק להסתכל דרך טלסקופ עם הגדלה גבוהה והרבה יתברר. אבל במציאות זה לא כך. במקום קווי מתאר ברורים של כדור הארץ, תראה כדור רועד כמו להבת נר ברוח, עם נקודות ערפל צפות ללא הרף. זוהי השפעת האטמוספירה של כדור הארץ, שבה זרימות אוויר בצפיפות שונות יוצרות שבירה משתנה ללא הרף של קרני האור. גם עם אווירה רגועה מאוד, לא ניתן להבחין בפרטים קטנים של התמונות. עם זאת, רעד והבהוב הם רק צד אחד של העניין. כל הצרה היא שהרוב המכריע של טווח הקרינה האלקטרומגנטית אינו מגיע אל פני כדור הארץ. בינתיים, המחקר של החלק המסוים הזה של הטווח יכול לתת למדע לא פחות מאשר תובנה על עיוורים.

לכן הוצאת המצפה מעבר לאטמוספירה - תחילה ללוויין מלאכותי, ואחר כך לירח - היא צורך דחוף.

זה גם לא קשה להבין שבאמצעות טלסקופ קטן, לא משנה כמה הוא מוגדל, אי אפשר להבחין בפרטים עדינים על כוכבי הלכת. זה גם לא יעלה על הדעת מכיוון שלגבול העקיפה כביכול יש השפעה. לדוגמה, כדי להבחין בפרטים על פני הירח בגודל 40 מ', אתה צריך טלסקופ בקוטר אובייקטיבי של לפחות 65 ס"מ. אבל טלסקופים גדולים כל כך כבדים שהם מתכופפים בהשפעת משקלם. עלינו להגביר את קשיחות המבנה, מה שבתורו מגדיל את המשקל וכו'.

האם יש דרך לצאת מהמצב הזה? כן יש לי. זה מורכב מהעובדה שגדול - טלסקופ המותקן על לוויין לא ישקול כלום. ניתן להפחית את הקשיחות שלו למינימום, בעוד שמסת המבנה תהיה קטנה והכנסתו למסלול לא יעלה יותר מדי.

בעתיד, יהיה כדאי יותר להתקין טלסקופים על הירח, שם הם ישקלו פי 6 פחות מאשר על כדור הארץ. ניתן לומר ללא הגזמה ש"מצפה כוכבים חיצוני" שכזה, המצויד בציוד אלקטרוני ומחשבים חדישים (ניתן למקם אותם על פני כדור הארץ), מסוגל לפתור מאות מהבעיות של היום בזמן קצר. מעניין לציין שהלילה על הירח ארוך פי 29,5 מכדור הארץ, וכך גם היום. לכן אפשר לערוך שם תצפיות גם ביום וגם בלילה. על הירח ובחלל ניתן יהיה להשתמש במכשירים אלקטרוניים פתוחים חדשים; אחרי הכל, הוואקום שם הוא כזה שמעולם לא הושג באף מנורה.

לבסוף, אי אפשר שלא להזכיר עוד בעיה אחת שעוברת כעת מדפי רומני המדע הבדיוני למעבדת המדענים. אנחנו מדברים על פליטת רדיו קוסמית ממקור מלאכותי. חשוב לא רק לקבל את זה, אלא גם לפענח את זה. למרות שישנן תחזיות לגבי אורך הגל הספציפי שבו יש לחפש את האותות הללו, יש לחקור את כל הטווח.

ההישגים של המדע והטכנולוגיה הסובייטית, הטיסות ההיסטוריות של חלליות נוסעים סובייטיות, ההצלחות הגדולות ביותר של מולדתנו בכיבוש החלל החיצון מעידים בבירור עד כמה מצליחים החלומות בני מאות השנים של האנושות, תוכניות שנחשבו לאחרונה לאוטופיות. התממש בברית המועצות. אנו בטוחים כי לא רחוק הזמן שבו אסטרונומים סובייטים יוכלו לנסוע לירח כדי לצפות ולבדוק השערות.

מחבר: L. Xanfomality

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף מעבדת מדע לילדים:

▪ כמה שיותר חם, יותר קריר

▪ דרך טיפת מים

▪ מכונת צילום ביתית

ראה מאמרים אחרים סעיף מעבדת מדע לילדים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

כתיבה בעט עם נוריות 15.08.2023

צוות מהנדסים מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס חשף קונספט חדשני המאפשר ליישם מבני LED גמישים באמצעות עט דיו קונבנציונלי או מדפסת הזרקת דיו.

זה מושג הודות לדיו חדשים שתוכננו במיוחד למטרה זו. דיו אלו מכילים פולימרים מתקדמים, ננו-חוטי מתכת ופרוסקיטים, חומרים גבישיים המסוגלים לפלוט מגוון רחב של צבעים. העיקרון פשוט: עט דיו מלא בחומרים המיוחדים הללו, ובעזרתם ניתן "לצייר" דיודות פולטות אור גמישות (LED) או גלאי פוטו על משטחים שונים.

היישום של טכנולוגיה זו מאפשר ליצור מגוון מכשירים פונקציונליים, לרבות חיישנים ביו-רפואיים ואלקטרוניקה חד פעמית, פשוט על ידי ציור קווי דיו שכבה אחר שכבה. היתרון העיקרי טמון בגיוון של הדיו, המאפשר לך לעבוד על מגוון מצעים, כולל אפילו בלונים. חדשנות זו מתגברת על המגבלות המסורתיות בייצור LED הדורשות מתקנים וציוד מיוחדים.

"הדיו שלנו תוכנן במיוחד לשימוש בעטים קונבנציונליים, מה שהופך את השיטה הזו למשתלמת וקלה. כיוונו לגמישות של כל שכבה של המכשיר כך שהיא תוכל להתכופף, למתוח ואפילו להתכרבל מבלי לאבד פונקציונליות", מדגישה ג'וני ז'או, אחת מהן. של מחברי החידוש הזה.

גילוי זה פותח אופקים חדשים עבור נוריות הלד הגמישות והמכשירים הפונקציונליים של העתיד, ומדגים את הפוטנציאל ליישומים מעשיים במכשירים לבישים מהדור הבא.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מפענח קריאת מחשבות

▪ PHILIPS הציגה את טלוויזיות המראה שלה ברוסיה

▪ עצבים מלאכותיים

▪ בחירת החברים קובעת את ה-DNA

▪ מכונית העל דראקו GTE

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר התקנות צבע ומוזיקה. בחירת מאמרים

▪ מאמר שפוליאנסקי עמינדב פייסחוביץ' (דון-עמידנו). פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מדוע יש ערפל על האגמים? תשובה מפורטת

▪ מאמר חדר בדיקה מיילדת. תיאור משרה

▪ כתבה סירנה מקריאת הקול אורורה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר סידור כרטיסים. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר