¿Por qué los radiotelescopios tienen una forma tan diferente a los telescopios ópticos?

¿Por qué los radiotelescopios suelen ser solo un plato con un receptor encima, mientras que los telescopios ópticos tienen un espejo primario, más secundario y, a veces, incluso terciario?

En otras palabras, ¿por qué los radiotelescopios tienen un solo reflector, mientras que los telescopios ópticos tienen hasta tres o más?

El mismo fenómeno de onda, como el enfoque, debería aplicarse en ambos casos. Entonces no entiendo por qué la geometría sería radicalmente diferente. Puede reemplazar los espejos reales con un sólido conveniente, como el plástico, que refleje las ondas de radio de la misma manera que los espejos reflejan las ondas ópticas.

No son diferentes Se aplican los mismos principios. Puede tener espejos secundarios, terciarios, cuaternarios, etc., con instrumentos en cualquier longitud de onda, ya sea óptica, de radio o infrarroja, etc. También puede tener la instrumentación colocada directamente en foco principal (por lo que no hay espejos que no sean el primario) con cualquier tipo de instrumento: radio o infrarrojo o visible o lo que sea.

Vea esta imagen del telescopio Hale de 5 metros en el monte. Palomar: no hay un espejo secundario en este caso, el observador está sentado en una pequeña jaula en el foco principal, usando el espejo primario directamente:

Por supuesto, para otros escenarios, el telescopio Hale emplea espejos secundarios y terciarios; depende de los detalles del telescopio, la instrumentación, el experimento o la investigación que está haciendo, etc.

Una de las razones por las que muchos de los grandes telescopios ópticos a menudo tienen al menos un espejo secundario es que la arquitectura preferida en la mayoría de estos casos es el Ritchey – Chrétien , elegido a menudo para los telescopios profesionales más grandes porque elimina el coma , una aberración que es perjudicial para astrometría (con coma, las imágenes de las estrellas no son redondas, por lo que es difícil medir distancias angulares entre ellas). Podría usar el espejo primario de dicho telescopio directamente, claro, pero al ser un espejo hiperbólico cóncavo, tiene aberraciones fuertes propias, por lo que requiere el secundario hiperbólico convexo (a menudo una hipérbola fuerte, con una gran excentricidad) para corregir el aberraciones

El telescopio Hale que se muestra arriba tiene un primario parabólico, por lo que usarlo directamente no es un problema.

Nuevamente, todo lo anterior no son reglas estrictas, solo observaciones estadísticas.

Algunos radiotelescopios tienen instrumentación en foco principal simplemente porque es conveniente para ese caso en particular. Otros radiotelescopios tienen espejos secundarios. Nuevamente, todo depende de lo que intentes lograr. Por ejemplo, el radiotelescopio de Arecibo podría usarse en foco primario o con un espejo secundario en una configuración gregoriana: aquí está la imagen con la instrumentación de foco primario y el espejo gregoriano a la izquierda:

En el caso del alcance de Arecibo, los espejos N-ary a veces se usan para corregir la aberración del reflector primario esférico, pero esa no es la única razón por la que se usan.

Aquí hay una discusión que compara varias arquitecturas (Cassegrain clásico versus Ritchey-Chrétien versus aplanat anastigmático) para un radiotelescopio grande, destacando varios problemas de diseño, rendimiento y operación para cada uno. TLDR: Cassegrain clásico es tradicional para radiotelescopios, pero la arquitectura RC funciona mejor y no es significativamente más difícil de construir; OTOH, con RC siempre debes usar el secundario.

Los radiotelescopios tienen una forma diferente principalmente porque no podemos ver microondas ni ondas de radio. Los telescopios ópticos están diseñados para que haya un punto focal donde pueda mirar y ver la imagen. Sin embargo, los radiotelescopios y los telescopios ópticos en realidad funcionan de manera muy similar, y a veces los radiotelescopios tienen reflectores secundarios.

En un telescopio óptico, los espejos secundarios generalmente están destinados a redirigir la luz y enfocar la imagen para su ojo. El espejo primario es lo que está reuniendo la luz, así que es lo que está haciendo la ampliación. Puede ver un gran ejemplo de esto con la imagen del telescopio newtoniano a continuación (¡gracias, Wikipedia!).

Radiotelescopios

Los radiotelescopios en realidad funcionan de manera muy similar. La porción del "plato" del telescopio está reflejando las ondas, igual que el espejo primario en el alcance óptico. Luego se recibe en la parte LNB / LNA / receptor. Puede pensar en eso como el punto focal donde se coloca el espejo secundario en el telescopio óptico.

Además de eso, a veces los radiotelescopios en realidad tienen un reflector secundario. Usaré una imagen de un radiotelescopio en el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo Goldstone del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA para mostrar esto (también de Wikipedia). El "plato" es el reflector primario, luego se refleja nuevamente en el reflector secundario sostenido por los brazos de metal. Después de la segunda reflexión, la señal entra en el receptor conectado al reflector primario.

Una de las razones de la diferencia es la gran cantidad de diferentes instrumentos ópticos (y de infrarrojo cercano) disponibles. La mayoría de los telescopios ópticos profesionales tienen dos o más instrumentos estándar (por ejemplo, un generador de imágenes y un espectrógrafo), con la posibilidad de agregar instrumentos invitados de vez en cuando; algunos tienen hasta cinco instrumentos estándar al mismo tiempo. Tener los instrumentos montados en la base del telescopio hace que sea mucho más fácil cambiar entre ellos (a veces, como con una montura Nasmyth, simplemente girando el espejo terciario 90 o 180 grados) de lo que sería si los instrumentos estuvieran montados en el foco principal .

Vea, por ejemplo, la imagen en esta página web del telescopio SOAR, que tiene puertos para cinco instrumentos diferentes: http://www.lna.br/soar/telescope_e.html