Rádiová observatoř Jicamarca - Jicamarca Radio Observatory

Rádiová observatoř Jicamarca
Jro pole.JPG
Rádiová observatoř Jicamarca - Lima, Peru
UmístěníPeru Upravte to na Wikidata
Souřadnice11 ° 57'05 ″ j. Š 76 ° 52'28 "W / 11,95 139 ° J 76,87431 ° Z / -11.95139; -76.87431Souřadnice: 11 ° 57'05 ″ j. Š 76 ° 52'28 "W / 11,95 139 ° J 76,87431 ° Z / -11.95139; -76.87431 Upravte to na Wikidata
OrganizaceGeofyzikální ústav Peru
Cornell University
Národní vědecká nadace  Upravte to na Wikidata
Vlnová délka6 m (50 MHz)
Postavený–1961 Upravte to na Wikidata (–1961 Upravte to na Wikidata) Upravte to na Wikidata
Styl dalekohleduradioteleskop  Upravte to na Wikidata
Sběratelská oblast82 944 m2 (892 800 čtverečních stop) Upravte to na Wikidata
webová stránkajro.igp.gob.pe/Angličtina Upravte to na Wikidata
Jicamarca Radio Observatory sídlí v Peru
Rádiová observatoř Jicamarca
Umístění radiové observatoře Jicamarca
Commons stránka Související média na Wikimedia Commons
[upravit na Wikidata ]

The Rádiová observatoř Jicamarca (JRO) je rovníkový kotva západní hemisféra řetězec Nekoherentní rozptyl Radar Observatoře (ISR) sahající od Lima, Peru do Søndre Strømfjord, Grónsko. JRO je přední vědecké pracoviště na světě pro studium ekvatoriálu ionosféra. The Observatoř je asi půl hodiny jízdy do vnitrozemí (na východ) z Limy a 10 km od hlavní silnice (11 ° 57'05 ″ j. Š 76 ° 52'27,5 "W / 11,95139 ° J 76,874306 ° Z / -11.95139; -76.874306, 520 metrů ASL). The magnetický úhel sklonu je asi 1 ° a mírně se mění s nadmořskou výškou a rokem. Radar může přesně určit směr Zemské magnetické pole (B) a může být namířen kolmo na B v nadmořských výškách po celém ionosféra. Studium rovníkového ionosféra se rychle stává vyspělým oborem, z velké části díky příspěvkům JRO v rádio Věda.[1]

JRO je hlavní anténa je největší ze všech nesouvislý rozptyl radary na světě. Hlavní anténa je křížově polarizované čtvercové pole složené z 18 432 polovičních vlnových délek dipóly zabírá plochu přibližně 300m x 300m. Hlavní výzkum oblasti observatoří jsou: stabilní rovníková ionosféra, ionosférická nesrovnalosti zarovnané v poli, dynamika rovníkového neutrálu atmosféra a meteor fyzika.

Observatoř je zařízení Instituto Geofísico del Perú provozované s podporou Americká národní vědecká nadace Dohody o spolupráci prostřednictvím Cornell University.

Dějiny

Rádiová observatoř Jicamarca byla postavena v letech 1960–61 Ústřední laboratoří rádiového šíření (CRPL) Národní úřad pro standardy (NBS). Tato laboratoř se později stala součástí Environmental Science Service Administration (ESSA) a poté Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA). Projekt vedl Dr. Kenneth L. Bowles, který je znám jako „otec JRO“.

I když poslední dipól byl instalován 27. dubna 1962, první nesouvislý rozptyl Měření v Jicamarce byla provedena počátkem srpna 1961 s využitím části celkové projektované plochy a bez vysílač je konečná fáze. V roce 1969 ESSA předala observatoř Institutu Geofísico del Perú (IGP), který s CRPL spolupracoval během Mezinárodní geofyzikální rok (IGY) v letech 1957–58 a úzce se podílel na všech aspektech výstavby a provozu Jicamarcy. ESSA a poté NOAA pokračovala v poskytování podpory operacím několik let po roce 1969, z velké části díky úsilí neformální skupiny s názvem „Jicamarca Amigos“ vedené Prof. William E. Gordon. Profesor Gordon vynalezl nesouvislý rozptyl radar technika v roce 1958.

O několik let později Národní vědecká nadace začal částečně podporovat provoz Jicamarcy, nejprve přes NOAA, a od roku 1979 až do Cornell University prostřednictvím dohod o spolupráci. V roce 1991 byla vytvořena nezisková peruánská organizace s názvem Ciencia Internacional (CI), která zaměstnává většinu zaměstnanců observatoře a poskytuje služby a zboží IGP pro provoz observatoře.

Od roku 1969 drtivá většina radar komponenty byly nahrazeny a modernizovány „domácím“ hardwarem a software, navržený a postavený peruánským inženýři a technici. Více než 60 Ph.D. studenti, mnoho z amerických institucí a 15 z Peru, provedli svůj výzkum ve spolupráci s Jicamarcou.

Zařízení

Hlavní radar

Hlavním nástrojem JRO je VHF radar který funguje na 50 MHz (ve skutečnosti na 49,9 MHz [1]) a používá se ke studiu fyzika rovníkového ionosféra a neutrální atmosféra. Jako každý jiný radar, jeho hlavní součásti jsou: anténa, vysílače, přijímače, radarový řadič, systém sběru a zpracování. Hlavní charakteristické vlastnosti radaru JRO jsou: (1) anténa (největší ze všech ISR na světě) a (2) výkonné vysílače.

Radarové komponenty

  • Anténa. Hlavní anténa je duální polarizovaná anténní soustava, která se skládá z 18 432 poloviční vlnové délky dipóly zabírá plochu 288m x 288m. Pole je rozděleno na čtvrtiny, přičemž každá čtvrtina se skládá z modulů 4x4. Dálkový paprsek pole lze ručně řídit +/- 3 stupně od jeho polohy v ose, výměnou kabelů na úrovni modulu. Protože je pole modulární, lze jej konfigurovat jak v přenosu, tak v příjmu v různých konfiguracích, což umožňuje například: simultánní vícepaprsková pozorování, aplikace vícepásmové radarové interferometrie i radarového zobrazování atd.
  • Vysílače. V současné době,[když? ] JRO má tři vysílače, schopné dodat 1,5 MW špičkový výkon každý. Brzy bude dokončen čtvrtý vysílač, který umožní přenos 6 MW jako v prvních dnech. Každý vysílač lze napájet samostatně a lze jej připojit k libovolné čtvrtinové části hlavního pole. Tato flexibilita umožňuje možnost přenosu libovolného polarizace: lineární, kruhové nebo eliptické.
  • Jiný. Zbývající součásti radaru se neustále mění a modernizují podle technologie k dispozici. K sestavování přijímačů, radarového ovladače a snímacího systému se používají moderní elektronická zařízení. První počítač v Peru přišel na JRO na počátku 60. let. Od té doby jiný počítačové generace a systémy byly použity.

Radarové provozní režimy

Hlavní radar pracuje hlavně ve dvou režimech: (1) nesouvislý rozptyl radar (ISR) a (2) koherentní rozptyl (CSR). V režimu ISR pomocí vysokovýkonného vysílače měří Jicamarca elektronová hustota, elektron a ion teplota, iontové složení a vertikální a zonální elektrická pole v rovníku ionosféra. Vzhledem ke své poloze a frekvenci provozu má Jicamarca jedinečnou schopnost měřit absolutně elektronová hustota přes Faradayova rotace a nejpřesnější ionosféra elektrická pole nasměrováním paprsku kolmý do Zemské magnetické pole. V režimu CSR radar měří ozvěny, které jsou více než 30 dB silnější než ozvěny ISR. Tyto ozvěny pocházejí z rovníkových nepravidelností generovaných v troposféra, stratosféra, mezosféra, rovníková elektrojeta, E a F region. Vzhledem k síle ozvěny, obvykle nízké Napájení používají se vysílače a / nebo menší anténní sekce.

Radar JULIA

JULIA je zkratka pro Jicamarca Unattended Long-term Investimations of the Ionosféra a Atmosféra, popisný název systému určeného k pozorování rovníkového plazma nepravidelnosti a neutrální atmosféra vlny po delší dobu. JULIA je nezávislá osoba PC - systém sběru dat na základě, který využívá některé fáze budiče hlavní Jicamarca radar spolu s hlavním anténa pole. V mnoha ohledech tento systém duplikuje funkci Jicamarcy radar kromě toho, že nepoužívá hlavní vysoce výkonné vysílače, jejichž provoz a údržba jsou nákladné a náročné na práci. Může proto běžet bez dozoru po dlouhé intervaly. Se svou dvojicí 30 kW špičkové výkonové pulzní vysílače pohánějící modulární anténní pole (300 m) ^ 2, JULIA je impozantní koherentní rozptyl radar. Je jedinečně vhodný pro studium každodenní a dlouhodobé variability rovníkových nepravidelností, které byly dosud zkoumány pouze epizodicky nebo v režimu kampaně.

Velké množství údajů o nesrovnalostech ionosféry bylo shromážděno během kampaní CEDAR MISETA počínaje srpnem 1996 a pokračujících do současnosti. Data zahrnují denní pozorování rovníkového elektrojetu, 150 km ozvěny a noční pozorování rovníkového šíření F.

Ostatní nástroje

Kromě hlavního radaru a JULIA, JRO hostí, nebo pomáhá při operacích, různých radary stejně jako rádio a optický nástroje doplnit jejich hlavní pozorování. Jedná se o tyto nástroje: různé pozemní magnetometry distribuováno prostřednictvím Peru, digitální ionosonde, mnoho GPS přijímače v Jižní Amerika, celoobrazový zrcadlový meteor radar, bistatický Jicamarca-Paracas CSR pro měření E region elektronová hustota profil, scintilace přijímače v Ancon, a Interferometr Fabry – Perot v Arequipa, malý prototyp AMISR UHF radar, …

Hlavní oblasti výzkumu

Hlavními oblastmi výzkumu JRO jsou studie: rovníkové stabilní ionosféry, rovníkové nesrovnalosti zarovnané v poli, rovníková neutrální atmosféra dynamika a meteor fyzika Zde je několik příkladů témat SRO

Koherentní rozptyl se odráží

Nejběžnější ionosférické / atmosférické koherentní ozvěny
OzvěnyZkr.Nadmořská výška
(km)		Čas
den		Síla výše
ISR (dB )
Rovníková elektrojetaEEJ95-110
90-130		Během dne
V noci		30-60
20-50
150 km ozvěny150 km130-170Během dne10-30
Neutrální atmosféraMST0.2-85Celý den30-50
Meteor -hlavaHlava85-130Celý den20-40
Nespekulární meteorNespekulární95-115Celý den20-50
Zrcadlový meteorZrcadlový80-120Celý den30-60

Nekonvenční studie

Vedle pozorování ISR a CSR byl použit hlavní systém JRO jako radioteleskop, VHF ohřívač, a planetární radar. Tak jako radioteleskop hlavní pole bylo použito ke studiu slunce, rádio hvězdy (jako Hydra), magnetosféra synchrotronové záření, Jupiter záření. V 60. letech se JRO používalo ke studiu Venuše a povrch Měsíc a více nedávno slunce. Nedávno rovníková elektrojeta byl slabě modulován pomocí JRO jako VHF ohřívač vygenerovat VLF vlny.

Souhrn vědeckých příspěvků a milníků (od roku 1961)

  • 1961. První pozorování nekoherentních rozptýlených ozvěn. První ISR v provozu.
  • 1961–63. Vysvětlení fyzikálních procesů za nepravidelnostmi plazmového ekvatoriálního elektrojetu (nestabilita Farley-Bunemana).
  • 1962. První měření teploty a složení ekvatoriální ionosféry.
  • 1963 První měření hustoty elektronů v rovníkové magnetosféře (dosud nejvyšší z pozemních měření).
  • 1964.
    • První VHF radar se odráží od Venuše.
    • 1964. Objev takzvaných 150 km ozvěn. Fyzické mechanismy za těmito ozvěnami jsou stále (od srpna 2008) záhadou.
  • 1965. VHF radarová měření drsnosti povrchu Měsíce. Zkušební provoz a použití NASA v roce 1969 pro Apollo 11 s Neilem Armstrongem věděl, že bude šlapat.
  • 1965–1969. Vývoj Faradayovy rotace a technik dvojitého pulsu. Jicamarca je jediný ISR, který používá tuto techniku ​​k získání měření absolutní elektronové hustoty v ionosféře.
  • 1967. Aplikace úplné teorie o nekoherentním šíření, která zahrnuje účinky srážek mezi ionty a přítomnost magnetického pole. Experiment gyroskopické rezonance, který ověřil úplnou teorii nekoherentního rozptylu.
  • 1969. Vývoj techniky puls-to-puls pro měření dopplerovských posunů ionosféry s velmi dobrou přesností. Stejná technika byla později aplikována na meteorologické radary.
  • 1969–72. První měření zonálních a vertikálních rovníkových ionosférických driftů.
  • 1971. Vývoj techniky radarové interferometrie pro měření velikosti a umístění oblasti ozvěny.
  • 1972–74. Vývoj radaru MST (Mesosphere, Stratosphere, Troposphere) pro měření větru a čisté turbulence vzduchu. Menší verze tohoto typu radarů se nazývají větrné profilovače.
  • Od roku 1974. Propagace a účast na mezinárodních raketových kampaních ke studiu atmosférických a ionosférických nepravidelností. Měření JRO doplňují měření na místě prováděná s raketami vypuštěnými z Punta Lobos v Peru.
  • 1976. Vysvětlení fyziky za sebou šíří F nepravidelnosti
  • 1981–82 Vylepšení techniky radarové interferometrie pro měření zonálních driftů ionosférických nepravidelností (EEJ a ESF).
  • 1987.
    • Vývoj techniky FDI (Frequency Domain Interferometry), která umožňuje měření jemné výškové struktury ozvěn.
    • 1987. Dr. Tor Hagfors, bývalý ředitel JRO, obdržel zlatou medaili URSI Balthasara van del Pola za přínos pro radarové inženýrství a teorii a experimentální vývoj technik nesoudržného rozptylu “
  • Od roku 1991. Vývoj radarové zobrazovací techniky peruánskými vědci a americkými kolegy. Tato technika umožňuje pozorování jemné úhlové struktury uvnitř paprsku, a proto rozlišuje mezi časovou a prostorovou nejednoznačností.
  • 1993. Instalace prvního radaru MST v Antarktidě.
  • 1994. První pozorování letních ozvěn polární mezosféry (PMSE) v Antarktidě a objev významné asymetrie s ohledem na arktické ozvěny.
  • 1996. Prof. Donald T. Farley, bývalý ředitel JRO a hlavní vyšetřovatel, obdržel Cenu Appleton URSI za „Příspěvek k vývoji nekoherentní rozptylové radarové techniky a k radarovým studiím ionosférických nestability“.
  • 1997. První radar VHF na palubě vědecké lodi (BIC Humboldt), která umožnila studium PMSE v různých antarktických zeměpisných šířkách.
  • 1999. Dr. Ronald F. Woodman, bývalý ředitel SRO, obdržel Cenu Applu pro URSI za „Významné příspěvky a vedení v radarových studiích ionosféry a neutrální atmosféry“.
  • 2000. Radarová technika ke „komprimaci“ antén pomocí binární fázové modulace anténních modulů
  • 2001. První měření hustoty elektronů elektronů mezi 90 a 120 km výšky pomocí malého bistatického radarového systému.
  • 2002.
    Zaměstnanci peruánských a cizinců v letech 1960-1969. Snímek pořízený na JRO v květnu 2002 během 40. výročního workshopu.
    • První pozorování nepravidelností E oblasti se dvěma proudy během podmínek proti elektrickému poli.
    • Workshop k 40. výročí Jicamarca.
  • Od roku 2003. Vylepšeno kolmo na pozorování magnetického pole, doprovázeno vylepšením v teorii a výpočtech, pro současné měření driftů a hustoty elektronů.
  • 2004.
    • Jednoznačná měření spekter ESF na horní straně pomocí neperiodického pulzování.
    • Objev 150 km ozvěn pomocí paprsků směřujících od kolmice k magnetickému poli.
  • 2005. První pásmové profily větru v oblasti E z ekvatoriální elektrojety.
  • 2006. Multiradarová pozorování nepravidelností EEJ: VHF a UHF, vertikální a šikmé paprsky a radarové zobrazování.
  • 2007. Identifikace sporadických populací meteorů pomocí 90 hodin ozvěny meteorické hlavy JRO.
  • 2008.
    • První ISR měření celého profilu rovníkové ionosféry.
    • První pozorování meteorického roje z ozvěny meteorické hlavy.
  • 2009. Instalace interferometru Fabry – Perot na JRO (MeriHill Observatory).
  • 2011. Nasazení mobilního interferometru Fabry-Perot v Nasca.

Ředitelé a hlavní vyšetřovatelé JRO

Viz také

Reference

  1. ^ A b Roald Steen, AJ0N (srpen 1992). "Ionosférický výzkum provedený radarem". RadCom. Radio Society of Great Britain: 43. ISSN  1367-1499.

externí odkazy