超大口径電波レンズアンテナの検証モデルの製作・応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452018
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 近田 義廣 国立天文台, 光学赤外線天文学研究系, 教授 (30126122)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 半田 利弘 東京大学, 理学部天文学教育研究センター, 助手 (40202270) ; 宮地 竹史 国立天文台, 野辺山宇宙電波観測所, 助手 (10182023) ; 川口 則幸 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (90214618) ; 浮田 信治 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (20184989)
• Keywords: 電波天文学 / 電波望遠鏡 / 超大口径 / レンズアンテナ / VLBI / 測地

Research Abstract

従来の反射式電波望遠鏡で超大口径(直径数100m以上)のミリ波帯のアンテナを作るのは事実上不可能である。屈折式の電波望遠鏡(以下レンズアンテナ)は、鏡面変形による光路長の変化を受けにくいので、鏡面精度と指向精度の点で現在反射式アンテナが抱えている限界を打ち破る可能性を秘めており、また逆に同じ波長域なら軽量で大口径の望遠鏡が作れる。これらの特長を4m級の小型モデル機を製作し、その周波数特性・アンテナパターン・能率等を測定し、性能と実用上の問題点を明らかにするのが本研究の第一の目的である。
まず,架台の開発・設計を行った.大きさと重力バランスの観点から経緯台方式とした.アジマスレールは高価な特注を避け,エポキシ樹脂を基礎上に流し,重力によって平面度を出す.これについて実験を行い,波長1.3cmでの指向精度を出すに必要な±0.5mmは十分に到達できることを確かめ,現在,耐候試験中である.降雪が融けるとエポキシ/コンクリート接合面に水が進入し,再氷結時に接合面がはがれることがあるので,水の進入を防ぐ対策を考慮中である.
架台部については,波長がcmを切るような短波長の望遠鏡を,通常の10分の一程度の非常な安価に作れる見通しがついた.しかも,施工,組立,解体,再組立の全工程を通じて,その研究スタッフ・学生程度でも行える見通しがついた.これは,レンズアンテナの持っている「製作が容易」という本質的な特徴が実現できるということであり,可搬性と普及性について大いに自身を深めるところとなった.
レンズ面上で位相を変化させる金属パターンとして使用する導電材料及びそれを貼りつける膜(誘電体)の導電特性・周波数依存性をいくつかの種類について実測した.レンズ全面から一部を帯状に切り出した一次元電波プリズムについて理論解析を行なう為のプログラムの整備を行った.概略計算によっての試作測定を行ったが良い結果は得られなかった.来年度に,正しい計算法を開発する.