Приводятся результаты расчетов характеристик радиотелескопа РАТАН-600 в режиме "радио-Шмидт телескоп". Плоский отражатель и круговое зеркало антенны рассчитываются как двухзеркальная апланатическая система с планоидным зеркалом, которое осуществляет "шмидтовскую" коррекцию волнового фронта волны, падающей под произвольным углом к горизонту. Выведены формулы и создан комплекс программ для расчета конфигураций зеркал антенной системы и оптимизированы ее основные параметры. Рассчитаны диаграммы направленности радиотелескопа. Показана возможность длительного сопровождения источников (порядка 1 часа) на волнах, длиннее 2 см, при горизонтальной апертуре антенны 100 м и на волнах, длиннее 4 см, при апертуре антенны 150 м.

В режиме "радио-Шмидт телескоп" используется антенная система Южный сектор с плоским отражателем радиотелескопа РАТАН-600. Коррекция волнового фронта осуществляется с помощью придания перископическому плоскому зеркалу необходимой кривизны, рассчитанной для заданной высоты источника.

Рис.1.  Антенная система Южный сектор с плоским отражателем

В основе метода лежит идея создания на базе плоского и кругового отражателей антенны РАТАН-600 предфокальной апланатической двухзеркальной системы с широким полем зрения, свободной от сферической аберрации и комы. Аналогами такой системы в оптике являются "зеркальный Шмидт" и "зеркальный Райт" - системы с планоидными зеркалами. У планоидов кривизна поверхности при вершине равна нулю, так что фокусное растояние всей системы приблизительно равно фокусному растоянию второго зеркала. В случае антенной системы "Юг + Плоский" планоидом является плоское зеркало , второе зеркало - круговой отражатель РАТАН-600. Для слежения за источником, используется движущийся по дуговому пути облучатель и осуществляется изменение угла наклона плоского зеркала в небольших пределах. Отражающие элементы плоского и кругового отражателя выставляются по заданным кривым. Отличительной особенностью этого метода является то, что форма главного зеркала в виде кругового цилиндра не меняется в процессе сопровождения источника. Метод"радио-Шмидт телескоп" позволяет решить проблему длительного сопровождения космических источников на радиотелескопе РАТАН-600.

Рис.2 Изменение формы плоского отражателя при различных значениях параметра фокуса (F'-М).

Проведенные расчеты показали принципиальную возможность построения на базе антенной системы "Юг + Плоский" апланатической системы, подобной системам Шмидта или Райта, а также продемонстрировали необходимость оптимизации ее параметров для получения наиболее эффективной работы телескопа. На Рис.2 показано как будет меняться форма плоского отражателя при изменении параметра фокуса (F'- M), где F' - параксиальное фокусное расстояние всей системы, M - расстояние от вершины кругового отражателя до фокуса , где помещается облучатель. x - изменение продольной координаты плоского зеркала. Основным критерием при расчете было получение таких конфигураций зеркал, при которых выставляется максимальное число элементов плоского и кругового отражателей, т.е. получение антенной системы с максимальной эффективной площадью при наибольшем времени слежения за источником.

Рис.3.  Диаграммы направленности РАТАН-600 на волне 6 см в режиме "радио-Шмидт телескоп" при наблюдениях в азимутах:  =0o (1),  3o (2),  5o (3).   (а),(b) - реальный дуговой путь,   (c),(d) - оптимальный дуговой путь.   Горизонтальный размер плоского зеркала L=100 м.   (а), (с) - элементы плоского зеркала смещаются по продольной координате и по азимуту ("точный радио-Шмидт телескоп"),   (b),(d) - элементы плоского зеркала смещены только по продольной координате ("приближенный радио-Шмидт телескоп").

Расчитаны фазовые распределения поля на апертуре антенны и ДН радиотелескопа в режиме "радио-Шмидт телескоп" (Рис.3) для произвольных углов формирования антенны и высот наблюдаемых источников. Проведенные расчеты позволили оптимизировать параметры рассматривоемой системы, в частности параксиальное фокусное расстояние телескопа, кривизну дугового рельсового пути, по которому перемещается облучатель, диапазоны углов формирования антенны. Показано, что в режиме "радио-Шмидт телескоп" при существующем дуговом пути возможно сопровождение источника в течение часа без существенных искажений ДН на волнах, длиннее 4 см, при апертуре антенны 100 - 150 м. Оптимизация дугового пути позволит проводить длительные наблюдения на волнах вплоть до 1 см.

Для задач, не требующих длительного сопровождения источника, а лишь накопления сигнала на одном склонении, можно использовать частный случай режима "радио-Шмидт телескоп", когда вторичное зеркало (облучатель) располагается вблизи корректирующего зеркала. В этом случае можут быть достигнуты наибольший размер безаберрационной зоны и наименьшая кривизна поля в фокальной плоскости при апертуре антенны 200 м. Широкое поле зрения радиотелескопа достигается за счет помещения на фокальной линии вторичного зеркала многоэлементной антенной решетки. Многоэлементная антенная решетка может быть выполнена в виде линейки полосковых излучателей, расположенных в фокальной линии вторичного зеркала (одномерная решетка), в виде планарной решетки (двумерная решетка), и в виде решетки "террасной" конструкции (трехмерная решетка) [1].