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2016年10月 1日 (土)

中国の電波望遠鏡「天眼」(FAST)の対応周波数は70MHz~3GHz

 少し前のニュースになりますが、世界最大の電波望遠鏡とされる「天眼」(FAST:Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope)の運用が開始されたようです。

  朝日新聞デジタル
  世界最大の電波望遠鏡、稼働 中国、1万人を強制移住
  2016年9月26日05時00分
  http://www.asahi.com/articles/DA3S12577503.html
 
  中国.ド迫力、世界最大望遠鏡 直径500メートル「天眼」運用開始
  毎日新聞2016年9月26日 東京朝刊
  http://mainichi.jp/articles/20160926/ddm/041/030/136000c

    RT
    China launches world’s largest radio telescope, 500m in diameter
    Published time: 25 Sep, 2016 10:19 Edited time: 26 Sep, 2016 17:12
    https://www.rt.com/news/360545-china-largest-radio-telescope/
  (こちらの記事では、"Some 8,000 local residents were relocated"となっています。)

 天文には疎いですが、電波望遠鏡はアンテナの一種なので、高周波的な仕様には興味があります。
 素人無線家の好奇心で一寸調べてみました。

 電波望遠鏡についてはほとんど知らないので、まず予備知識を仕入れました。
  
  電波望遠鏡ってなに?
  http://www.nro.nao.ac.jp/entry/04.html

  電波望遠鏡 - Wikipedia
  https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E6%B3%A2%E6%9C%9B%E9%81%A0%E9%8F%A1

  電波望遠鏡一覧 - Wikipedia
  https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E6%B3%A2%E6%9C%9B%E9%81%A0%E9%8F%A1%E4%B8%80%E8%A6%A7

 大体イメージが湧いてきました。
 対応周波数、利得等が気になります。
 調べてみると、以下の資料に受信系の仕様が記載されていました。

  Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope
  http://fast.bao.ac.cn/en/FAST.html

  Receiver System
  http://fast.bao.ac.cn/en/Receiver.html

 受信可能な周波数範囲は70MHz~3GHzとなっており、9バンドに分割されて処理されるようです。
 実質的に単一構造物である普通の電波望遠鏡(パラボラアンテナ)の対応周波数は、数百MHzから数百GHzのようなので、下限周波数が70MHzというのはかなり特殊かもしれません。
 最低周波数の70MHzでも利得が71dBというのがすごいです。
 70MHzというとFM放送の周波数よりも低いですが、普通のFMアンテナの利得は4~10dB程度なので、60dB以上差があります。
 利得が4~10dBであればダイポールアンテナとの比較(電力)で2~10倍程度ですが、70dBだと10,000,000倍(1千万倍)になります。
 1Wの空中線電力でERPが10MW? (妄想です)

    家庭用FMアンテナ
    http://www.maspro.co.jp/pdfview/manual_pdf/2984.pdf

    dB換算表
    http://www.proaudioinfo.com/shiryou/db/db.htm

 アンテナの指向性は基本的には天を向いているので、地上波(直接波)の受信は難しいかもしれませんが、Es発生時には電離層反射で超DXのFM放送が受信できるかも?(これも妄想です)
 なお、仕様(http://fast.bao.ac.cn/en/overview.html)では、"Sky coverage:Zenith angle 40°"となっています。

 FASTの資料によればETの調査も行うようです、
 21cm-18cmの波長を使っている可能性が高い?

  Detecting interstellar communication signals
  http://fast.bao.ac.cn/en/science_SETI.html

 ETは見たいような、見たくないような・・・

 全体の構造がよく分からないので、別の資料を探してみました。
 詳しい資料がありました。
 
  THE FIVE-HUNDRED-METER APERTURE SPHERICAL RADIO TELESCOPE (FAST) PROJECT
  https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1105/1105.3794.pdf

 結構なボリュームがあるのでちらっとしか見ていませんが、"Illuminated aperture: Dill =300m"と書いてあります。
 有効径300mでビームステアリングを行うということでしょうか?

【FAST】(上記資料から抜粋引用)
Fast


 この資料によれば、SETI(Search for Extra Terrestrial Intelligence)には、1.15~1.72GHzと2.00~3.00GHzが使用されるようです。

  一寸話は飛びますが、この天眼」(FAST)は、アマチュア無線のVHF/UHFバンドの周波数も含んでいるので、このアンテナを使ってQSOができるかもと妄想していたら、アレシボ(Arecibo)のアンテナをアマチュア無線用(432MHz)に使用した例がありました。

  Arecibo on 432 MHz Moon Bounce
  http://www.southgatearc.org/news/april2010/arecibo_432_moonbounce.htm

   Moonbounce from Arecibo Observatory - Physics - Princeton University
   http://physics.princeton.edu/pulsar/k1jt/Moonbounce_at_Arecibo.pdf

  以下、上記Princeton Universityの資料から抜粋引用。
--------------------------------------------------
The telescope’s huge forward gain, about 61 dBi at 432 MHz, guaranteed that even small stations could get into the game. Many hundreds of stations copied the KP4AO signal after its half-million mile round trip to the Moon and back - some using small handheld Yagis or even a dipole, and in at least one case a rubber flex antenna.
(中略)
Altogether our log shows 242 QSOs with stations in 36 DXCC entities.
--------------------------------------------------

  この資料によれば、ラバーアンテナのトランシーバ(空中線電力は数W?)でもEME-QSOが可能だったようです。
 61 dBiの威力はすごい!
 36エンティティと交信できているので、かなりサービスエリアは広かったようです。
 コールサインを見るとヨーロッパの局も含まれているようですが、地球の裏側まで伝播する?

  インタラクティブ地球儀
  http://earth.watype.net/ja/globe/
 

  日本でも同じようなプロジェクトがあったようです。
 
  衛星通信発祥の地の32mパラボラが月を狙う! 「ビッグ・ディッシュ・プロジェクト」情報
  http://www.jarl.org/Japanese/2_Joho/2-6_stations/bigdish-project.htm

    Project BIG-DISH
    http://8n1eme.jp/

  話が更に飛びますが、アレシボ関連の資料を見ていたら、一寸変わった電波望遠鏡の使い方が有りました。

  The Wizards of Langley: Inside the CIA's Directorate of Science and Technology
  Jeffrey T. Richelson
  https://books.google.co.jp/books?id=bM9r_83Ito8C&pg=PA89&lpg=PA89&dq=arecibo+moonbounce+soviet&source=bl&ots=qHHXx7aakm&sig=9P6D8eOuy-kUsraSY7gVsDml1xw&hl=ja&sa=X&ved=0ahUKEwjvxq7V6bDPAhXIy4MKHeIhBhcQ6AEILzAC#v=onepage&q=arecibo%20moonbounce%20soviet&f=false

 以下上記資料(p.89から抜粋引用。
--------------------------------------------------
By the early 1960s, the possibility of exploiting the moonbounce phenomenon was being investigated by a number of agencies. N.C. Gerson of the National Security Agency used the Arecibo Ionospheric Observatory in Puerto Rico to intercept moonbounce signals from a Soviet radar operating on the Arctic coast.
--------------------------------------------------

  Review
  http://www.bookreporter.com/reviews/the-wizards-of-langley-inside-the-cias-directorate-of-science-and-technology

 この種の資料は信憑性が良く分かりませんが、ソビエトのレーダを月面反射でアレシボで傍受(intercept)したようです。
 1960年代の話のようなので、現在では洗練された技術が開発されているのかもしれません。FASTの利得は70dB以上もあるし・・・

 FASTの下限周波数は70MHzなので、地球の半分のFM放送は傍受できるかも・・・
 月の出、月の入りを狙えば受信可能な範囲は更に広がる?
 対応周波数が70MHz~3GHzで利得が70dB以上ということになると、月面反射で世界中の通信が傍受できる???(邪推/妄想です)

 だんだんトンデモ系の話になってきたのでこの辺で・・・・

【参考外部リンク】
 National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences
 http://www.nao.cas.cn/
 http://english.nao.cas.cn/

 Five hundred meter Aperture Spherical Telescope
 https://en.wikipedia.org/wiki/Five_hundred_meter_Aperture_Spherical_Telescope

 Xinhua Insight: Installation complete on world's largest radio telescope 
 Source: Xinhua |  2016-07-03 16:46:32 | Editor: huaxia 
 http://pansci.asia/archives/101136
 "Residents were moved away to towns in 2009, where they enjoy better living standards. Villagers in nearby communities admired their luck, saying they should "thank the aliens."

 中国の「天眼」FAST、建設過程を振り返る
 人民網日本語版 2016年07月04日15:4
 http://j.people.com.cn/n3/2016/0704/c95952-9081288.html

 Arecibo Observatory - Wikipedia, the free encyclopedia
 https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Observatory
 "Terrestrial aeronomy experiments at Arecibo have included the Coqui 2 experiment, supported by NASA. The telescope also has military intelligence uses, some of which include locating Soviet radar installations by detecting their signals bouncing off the Moon.[33]
"
 Analysis of Arecibo 305m antenna performance and surface errors
 Paul Goldsmith October 31, 2002  Revised Nov. 17, 2002
 http://www.naic.edu/~astro/aotms/performance/AO_perf_oct02.shtml

 Radio Telescopes and Radiometers
 http://www.cv.nrao.edu/~sransom/web/Ch3.html

 月面反射通信
 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%88%E9%9D%A2%E5%8F%8D%E5%B0%84%E9%80%9A%E4%BF%A1

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投稿: Kevinbaw | 2017年12月 8日 (金) 07時20分

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