Modi osservativi
Tecniche ON-OFF
Al fine di ridurre il più possibile i contributi indesiderati introdotti dalle fluttuazioni atmosferiche durante un’osservazione è necessario ricorrere a tecniche osservative basate sul confronto di almeno una coppia di esposizioni, di cui una condotta sull’obiettivo e una su una zona di cielo adiacente, abbastanza libera da emissioni. Poiché alle alte frequenze le fluttuazioni dell’atmosfera incidono maggiormente e con elevata frequenza temporale, diventa necessario poter muovere l’antenna molto velocemente tra le due posizioni (che dovranno essere ragionevolmente vicine), oppure ricorrere ad alternative che non richiedano necessariamente il movimento di tutta la struttura. SRT offrirà le seguenti tecniche ON-OFF :
- Position Switching
- Tutta l'antenna viene spostata per puntare due posizioni differenti. In generale il tempo di spostamento in una direzione per alcuni beam è di 5 secondi, un tempo che si può considerare indipendente dalla frequenza di osservazione.
- Wobbling
-
Lo specchio secondario sarà dotato di 6 attuatori elettromeccanici che ne permetteranno l’orientazione:
± 50 mm lungo l’asse z (asse del riflettore primario)
± 50 mm lungo l’asse x (parallelo all’asse di elevazione) ; ± 0.25° attorno all’asse x
± 110 mm lungo l’asse y (perpendicolare all’asse x) ; ± 0.25° attorno all’asse y
Gli elevati valori di angolo di tilt, assieme a una velocità degli attuatori di 10 mm/s permette la tecnica di wobbling, con tempi di spostamento ≤ 1 sec per frequenze ≥ 20 GHz. Dal 1996 la tecnica di wobbling è disponibile e testabile presso la parabola di 32 m di Medicina.
- Lo spostamento del beam dell'antenna viene ottenuto spostando solo lo specchio secondario. Per ν ≤ 4 GHz il tempo necessario a ottenere lo spostamento è paragonabile a quello di Position Switching, a frequenze superiori questa tecnica implica tempi morti molto inferiori del Position Switching.
Tempi di spostamento sub-riflettore per 2.5 beam e 5 beam Frequenza
(GHz)
Beam HPBW
(“)
Rotazione specchio
2.5 beam
(°)
Tempo corsa
(sec)Rotazione specchio
5 beam
(°)
Tempo corsa
(sec)
4.3
270.0
0.806
2.41
1.613
4.33
5.7
203.7
0.608
1.94
1.217
3.39
7.5
154.8
0.462
1.60
0.925
2.69
10.3
112.7
0.337
1.30
0.673
2.10
14.4
80.6
0.241
1.07
0.482
1.64
19
61.1
0.182
0.93
0.365
1.37
26
44.6
0.133
0.82
0.267
1.13
35
33.2
0.099
0.73
0.198
0.97
70
16.6
0.050
0.51
0.099
0.69
90
12.9
0.039
0.45
0.077
0.60
-
- Beam Switching (solo a 22 GHz)
- Il puntamento di riferimento è ottenuto automaticamente utilizzando sistemi multipli composti da almeno due elementi (uno dei due utilizzato come puntamento OFF).
- Non sono attualmente previsti per SRT sistemi di questo tipo, è comunque possibile utilizzare i Multibeam (attualmente esistente solo a 22 GHz) per sfruttare questo tipo di tecnica (nel sistema a 22 GHz l'elemento centrale è utilizzabile come riferimento ON e uno degli elementi esterni è utilizzabile come riferimento OFF).
- Frequency Switching
- In caso di osservazioni spettroscopiche sarà possibile agire sugli oscillatori locali per ottenere un piccolo spostamento della frequenza osservativa, l'esposizione corrispondente verrà utilizzata come riferimento OFF.
Tecniche di Mappatura
Ogni volta che l'emissione di interesse coinvolge un'area di estensione superiore al beam dell'antenna, è necessario ricorrere a più puntamenti successivi al fine di coprire l'area che si vuole studiare. Per campionare correttamente una sorgente lungo una direzione occorre una distanza tra i singoli puntamenti data dalla formula di Nyquist :
Il campionamento di Nyquist è indipendente dal beam dell'antenna e in particolare dal livello di taper utilizzato, è comunque prassi comune esprimere il campionamento in frazioni di beam :
SRT offrirà principalmente due tecniche di mappatura, conducibili sia con elementi monofeed che multifeed :
Raster Scan
In questa modalità si utilizzano puntamenti discreti adiacenti (modalità "point and shoot") durante i quali l'antenna si ferma per il tempo di esposizione necessario. Il tempo necessario a coprire una mappa di area A, considerando il solo tempo speso sulla sorgente, con un elemento monofeed, è stimabile con la seguente :
Np = numero di puntamenti necessari
tesp = tempo di una singola esposizione (funzione della sensibilità desiderata).
Si è approssimato il campionamento di Nyquist con uno spostamento di ½ beam in due direzioni (verticale e orizzontale). Poichè alla tecnica di mappatura andrà associata una tecnica ON-OFF, il tempo totale per condurre una survey vale :
tsh = tempo totale di spostamento dell'antenna (in caso di Position Swiching) o dello specchio secondario (in caso di Wobbling)
La scansione può essere condotta nel modo ritenuto più opportuno, tipicamente si scansionano alternativamente due direzioni perpendicolari tra di loro ("cross-scan").
On-The-Fly
La tecnica di mappatura “On-The-Fly” consiste nell’acquisire i dati in modo continuo mentre l’antenna si sposta a velocità costante lungo la sorgente, tipicamente con percorsi a “righe” o “colonne”. I dati acquisiti vengono elaborati ogni pochi secondi (“OTF dumps”), cui corrispondono escursioni di pochi arcsec (a seconda della velocità dell’antenna) lungo la scansione. Per ottenere sensibilità apprezzabili occorre ripercorrere più volte gli stessi punti, preferibilmente lungo direzioni diverse. Il tempo speso sulla sorgente è pari a:
td = tempo di acquisizione dei dati
Nd = numero di dumps (funzione della sensibilità desiderata).
Il rispetto del criterio di Nyquist lungo la direzione della scansione è garantito nel momento in cui al tempo di acquisizione dati corrisponde un'escursione dell'antenna pari o inferiore alla distanza ideale per il campionamento. La distanza tra le "righe" o le "colonne" dovrà poi essere anch'essa coerente con il criterio di Nyquist. La tecnica On-The-Fly è caratterizzata da tempi di scansione molto brevi ed è dunque ottimale dal punto di vista dell'influenza delle fluttuazioni atmosferiche (è comunque necessario ricorrere a una tecnica ON-OFF). Il tempo osservativo totale è pari a :
