К настоящему времени выполнены все геодезические работы по формированию высокоточной отражающей поверхности нового облучателя тип 5 (рис.25), на который ляжет основная нагрузка в Эксперименте. Среднеквадратичная точность привязки панелей поверхности облучателя тип 5 была доведена до 0.2 мм, что обеспечит минимальный вклад рассеянного фона вторичного зеркала в Эксперименте.

Точность отражающей поверхности 3- секторов РАТАН-600(Северного, Западного и Южного) в три последних года была существенно улучшена c помощью "переобшивки" поверхности щитов с учетом рабочей волны Эксперимента -10 мм. К настоящему времени завершена "переобшивка" и Плоского отражателя. Среднеквадратичная ошибка поверхности снизилась в результате в 5-8 раз (рис. 24), что значительно уменьшило вклад широкого поля рассеяния отражающей поверхности Главного зеркала на волне 10 мм.

В табл.5 приведены оценки рассеянной мощности на волне 10 мм для основных угловых маштабов на небе, соответствующих характерным(выделенным) масштабам поверхности щита до и после "переобшивки" Северного сектора РАТАН-600 по результатам геодезических измерений и наблюдениям Солнца на волне 3.2 мм .

Существенное уменьшение рассеянного фона Главного и Вторичного зеркал РАТАН-600 является важным фактором снижения вклада наземных фоновых эффектов на пути подготовки к Эксперименту по исследованию 3К фона.

(a)                                                   (b)

РАТАН-600 подготовлен для использования радиометров предельной чувствительности и после установки специальных экранов площадью около 8000 кв.м. вклад излучения Земли в температуру системы уменьшен до значений менее температуры неба на центральной волне эксперимента 1см.

Число радиометров, которые можно установить в фокальной плоскости РАТАН-600, зависит от высоты исследуемой области над горизонтом. Предельные значения достигаются на высоких углах и составляют более 500 при использовании одномерных матричных радиометров и в несколько раз более в случае двумерных (многорядных) матриц. Расширение безаберрационного поля РАТАН-600 до предельных значений по всему небу возможно в режиме РАДИОШМИДТ телескоп при использовании фазированных решеток в фокальной плоскости, что было опробовано на РАТАН-600 ранее. Даже простые варианты одномерных фазированных решеток позволят реализовать и второй важный параметр эксперимента- иметь предельно большое число элементов разрешения на небе за то же общее время проведения эксперимента. Возможность установки столь большого числа радиометров резко отличает РАТАН-600 от всех других рефлекторных антенн и позволяет в принципе реализовать и чувствительность (и число одновременно исследуемых элементов разрешения) в десятки раз более высокую, чем планируется в самых крупных экспериментах (ПЛАНК, 2006г, около 500 млн. долл. США). Реализация этих предельных возможностей РАТАН-600 возможна при стоимости настоящего проекта около 15% от стоимости проекта ПЛАНК. Как показано в проекте ПЛАНК, значительную часть проблем Космологии и Физики высоких энергий можно решить с чувствительностью, близкой к 0.3 мК/сек., а учитывая практически неограниченное разрешение РАТАН-600, в ПРОЕКТЕ предусматривается выделение крупного этапа исследований интенсивности и поляризации 3К фона с чувствительностью, рекомендованной проектами типа MAP и ПЛАНК.

Реализацию предельных возможностей РАТАН-600 возможна уже в текущем десятилетии.

Требуемая чувствительность (0.3мК/сек) может быть достигнута на радиотелескопе РАТАН-600 либо установкой нескольких достаточно дорогих криорадиометров предельной чувствительности (стандартный вариант для проектов типа ПЛАНК) либо, используя особые, не имеющие аналогов, геометрические и электродинамические свойства РАТАН-600, реализовать ту же чувствительность установкой в его фокусе многоэлементного матричного радиометра с использованием серийно выпускаемых относительно дешевых малошумящих микрочипов-усилителей, разработанных для систем наземно-космической связи, работающих при комнатной температуре. Стоимость вложений ведущих западных фирм в разработку и создание монолитных интегральных (MMIC) технологий, широко используемых при производстве чипов, и уменьшение шумов MMIC усилителей составляет несколько миллиардов долларов США, что существенно снижает требуемые расходы на реализацию проекта.

Анализ показывает, что этот путь пока значительно дешевле (и проще в эксплуатации). Пробные партии таких малошумящих MMIC усилителей используются для построения матричных приемных систем в России (НПО "Светлана") и Украине (НПО "Сатурн"). Проведенные испытания 8-ми элементной решетки в микрополосковом исполнении с MMIC МШУ ("Светлана") подтверждают перспективность их использования в многоэлементных приемных системах. Никаких принципиальных проблем на пути реализации этого варианта нет, его стоимость будет составлять менее одного процента от стоимости приемных систем в космическом исполнении, создаваемых для проекта ПЛАНК. В настоящее время имеется договоренность с западными фирмами - производителями MMIC МШУ на поставку необходимых комплектующих на весь проект немедленно.

Итак, проблема реализации необходимой в Эксперименте радиометрической чувствительности достаточно просто решается при получении средств на оплату комплектующих и трудозатрат в организациях- исполнителях. Важно, что при решении задачи построения приемных устройств для целей Проекта существенно повышается технологический уровень организаций-исполнителей, осваивающих новейшие технологии, применимые в области создания современных приемных средств для наземнo-космических телекоммуникаций.
 
 

Проблема разрешающей способности является одной из самых трудных в космических экспериментах. Чем выше разрешение, тем точнее определяются значения Cl, а, следовательно, и все космологические параметры. Более того, поляризационные свойства реликтового фона можно исследовать только с высоким разрешением. РАТАН-600 снимает эту проблему полностью- разрешающая способность его на центральной волне эксперимента по уровню половинной мощности составляет 0.07' x 0.8' со слабым рассеянным фоном в телесном угле 0.07' х 3.5'. Поэтому, для всех масштабов более 3.5' устанавливается термодинамическое равновесие между небом и нагрузочным сопротивлением- антенная температура оказывается близка к яркостной температуре.

Более того, даже одномерное высокое (рис. 25) разрешение позволит значительно полнее, чем в экспериментах следующего поколения типа "ПЛАНК", исследовать дискретные образования в ранней Вселенной и определять с секундной точностью их координаты.

Наземные методы апертурного синтеза решают проблему разрешения, однако, связь между антенной и яркостной температурой ухудшается пропорционально отношению физической площади к синтезируемой, S_физ / D². Компенсировать эти потери можно только увеличением времени экспозиции сигнала, которое увеличивается пропорционально уже квадрату потерям в сигнале. Наконец, новые крупные параболические наземные зеркала имеют достаточное разрешения для выделения мелкомасштабной анизотропии, однако, менее чем РАТАН-600 защищены от атмосферного шума и не могут быть использованы в течении нескольких лет только для исследования анизотропии 3К фона.

Рис. 25 Преимущество РАТАН-600 в исследовании мелкомасштабных флуктуаций в сравнении с проектами PLANCK и COBE. Использование даже одного из 4х секторов для реализации проекта ГЕН дает разрешение много выше чем на высоких частотах в проекте ПЛАНК сохраняя при этом существенно меньшие потери чем в системах апертурного синтеза по поверхностной яркости . Показан и предельный вариант использования всей кольцевой апертуры с геометрической площадью 10 000 кв.м.