§ 10.3. Космические помехи

Радиоизлучение, создаваемое внеземными источниками, называется космическим радиоизлучением, а создаваемые этим излучением помехи - космическими помехами.

Основным источником радиоизлучения является галактика, создающая фон радиоизлучения, на который накладывается излучение многих дискретных источников. Мощными дискретными источниками радиоизлучения являются Солнце, Юпитер, Сатурн, Венера, Луна, звезды.

Помехи, создаваемые галактикой

Радиоизлучение галактики наблюдается во всех направлениях, но особенно интенсивным оно является в ее экваториальной плоскости в направлении центра галактики. Излучение галактики измерялось в диапазоне от средних до сантиметровых волн, на основании чего были построены карты распределения радиоизлучения по небесной сфере [15, 26, 56].

Для космической радиосвязи особый интерес представляет уровень радиоизлучения вдоль эклиптики, т. е. в плоскости движения Земли и других планет, поскольку именно в этой плоскости происходят полеты космических кораблей.

На рис. 10.3 показан уровень помех галактики, измеренный на частоте 100 МГц. По оси абсцисс отложены градусы небесной долготы, которая измеряется от точки весеннего равноденствия вдоль эклиптики в направлении на запад. По оси ординат отложены единицы яркости.

Из рис. 10.3 видно, что в большом диапазоне углов яркость галактики меняется очень мало, но в диапазоне углов, близких к направлению на центр галактики, излучение возрастает, превышая среднее значение примерно в 20 раз.

Рис. 10.3. Распределение яркости радиоизлучения галактики вдоль эклиптики на частоте f = 100 МГц

На основании обработки многочисленных результатов измерений получена зависимость средней яркостной температуры от частоты (в мегагерцах): T_я = Af^-2,65.

Измерения проводились на Земле только на частотах выше 10 МГц. На частоте 4 МГц измерения проводились с помощью искусственного спутника Земли. Для оценки уровня космических помех на более низких частотах за пределами земной атмосферы экстраполируют зависимость T_я на этот диапазон частот. На рис. 10.4 приведена частотная зависимость яркостной температуры галактики для участков ее максимального и минимального излучения.

Рис. 10.4. Частотная зависимость яркостной температуры галактики и атмосферы Земли при различных углах места

Поскольку помехи галактики уменьшаются, а помехи приемника возрастают с повышением частоты на частотах выше 150÷200 МГц, определяющими являются собственные шумы приемника. В диапазоне частот 30÷18 МГц определяющими являются шумы галактики, а на более низких частотах - помехи, создаваемые грозовыми разрядами.

Уровень галактических помех очень постоянен, но за счет вращения Земли в данной точке земной поверхности наблюдается суточное изменение уровня этих помех.

Открыто излучение водорода, содержащегося в космическом пространстве. Длина волны этого излучения равна 21 см, а яркость превышает яркость излучения галактики на этой частоте и равна 6·10^-20 Вт/м²·Гц·ср.

Излучение Солнца и планет

Радиоизлучение Солнца и планет имеет второстепенное значение по сравнению с излучением галактики, поскольку оно создает существенные помехи только в том случае, когда антенна направлена на источник излучения. Видимый угол Солнца составляет примерно 0,5° [56].

Спектр излучения Солнца сложен и изменчив. В оптическом и миллиметровом диапазонах волн излучение Солнца совпадает с излучением абсолютно черного тела при температуре 6000 К. На более длинных волнах излучение Солнца отклоняется от этого чакона и становится значительно интенсивнее. Интенсивность излучения резко возрастает во время взрывов и возмущений на Солнце. Уровень радиоизлучения Солнца может служить более строгим критерием деятельности Солнца, чем число солнечных пятен. На рис. 10.5 показана частотная зависимость яркостной температуры для периодов максимума и минимума солнечной активности.

Рис. 10.5. Частотная зависимость яркостной температуры дискретных источников радиоизлучения: 1 и 2 - соответственно излучения Солнца в годы максимума и минимума его активности; 3 - излучение Юпитера; 4 - излучение Венеры; 5 - излучение Луны

Источником радиоизлучения являются Луна, планеты Юпитер, Венера, Сатурн, Марс, а также радиотуманности Кассиопея, Лебедь, Телец и кометы. Спектральная плотность дискретных источников радиоизлучения составляет 10^-17÷10^-22 Вт/м²·Гц.