П-400 — серия советских высокоточных радиотелескопов дальней космической связи в ДМ и СМ диапазонах волн. Дальнейшее развитие высокоточного малосерийного радиотелескопа ТНА-400. Представляет собой приёмную антенну; передающая модификация антенны носит название П-400П.
Антенна выполнена по двухзеркальной схеме с параболическим профилем рефлектора. Каждая антенна состоит из:
32-метрового зеркала;
контррефлектора;
облучающей системы;
волноводных трактов;
опорно-поворотного устройства;
электросилового привода;
датчиков углов;
аппаратуры наведения;
кабин для размещения приемопередающей аппаратуры.
Конструкция зеркала включает в себя опорное основание и каркас, выполненные из стали с точностью ±10 мм, а также отражательные щиты из алюминиевых сплавов, устанавливаемые на регулировочных опорах.
Основанием опорно-поворотного устройства служит неподвижная башня-фундамент, представляющая собой железобетонное здание в виде полой усеченной двенадцатигранной пирамиды, установленное на монолитную плиту, которая обеспечивает устойчивость всей антенной системы. Электрорадиоборудование размещается внутри этой башни, а также в кабинах на вращающейся части опорно-поворотного устройства в непосредственной близости от зеркала.
Вращение антенны обеспечивается опорно-поворотным устройством башенного типа с большой базой между подшипниками вертикальной оси. Опорно-поворотное устройство азимутально-угломестного типа с пересекающимися взаимно перпендикулярными осями позволяет наводить антенну в вертикальной (угломестной) плоскости в пределах от −2 до +105° и в горизонтальной (азимутальной) плоскости ±330°.
Зеркальная система вращается относительно исполнительных осей с помощью азимутальных и угломестных электромеханических приводов с плавно изменяющимися угловыми скоростями. Приводы наведения рассчитаны на работу при скоростях ветра до 25 м/с. Управление электроприводами осуществляется по 2-канальной схеме; каждой кинематической цепи привода соответствует свой канал управления.
Система наведения антенны может функционировать в режимах:
полуавтоматического управления по углу;
полуавтоматического управления по скорости;
программного управления.
Электрооборудование работает от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц.
В антенне П-400П применен коаксиально-волноводный облучатель, центральный волновод которого является излучателем сантиметрового диапазона, а наружная труба — дециметрового.
В антенне П-400 используется гиперболический контррефлектор диаметром 4,5 м (~15λ), а в антенне П-400П — плоский контррефлектор малых электрических размеров (5…6 λ), размещенный в ближнем поле облучателя на расстоянии, соизмеримом с длиной волны, что позволяет при сохранении эффективного использования поверхности зеркала значительно уменьшить деформации зеркальной системы.
Канализация энергии от входа облучателя до приемных устройств в обеих антеннах осуществляется коаксиальным трактом в дециметровом диапазоне и волноводным в сантиметровом диапазоне. До передающих устройств энергия канализируется волноводами в сантиметровом и дециметровом диапазонах[2].
Характеристики
Антенна П-400 обеспечивает одновременную работу на прием и передачу в диапазонах λ=2; 3,5; 4; 5; 6 см, а антенна П-400П — в диапазонах λ=5; 6; 32; 39 см. При λ=2 см возможна работа при удовлетворительных значениях эффективной площади и шумовой температуры[2].
После регулировки положения отражательных щитов зеркала получена среднеквадратическая точность формирования отражающей поверхности (СКО) 0,5 мм. От воздействия гравитационных и ветровых нагрузок СКО увеличивается до 1,3 мм, что позволяет использовать антенну на радиоволнах до 2 см.
Облучающая система антенны П-400 содержит пирамидальный рупор большой электрической длины и возбудители ДМ и СМ диапазонов. В СМ диапазоне расфазировка поля в раскрыве превышает 2π в результате чего ширина ДН постоянна в широком диапазоне частот. Это позволяет обеспечить работу от λ=30 см до λ=2 см при смене возбудителя СМ диапазона.
Антенна П-400П в Евпатории является одним из мощнейших передатчиков дальней космической связи в Европе[3].
Современное состояние
Антенна П-400П в Евпатории
Украина
Предложено создание без особых капитальных вложений импульсного радиолокатора на основе радиотехнических систем Национального центра управления и испытания космических средств (АДУ-1000 (приёмная антенна) и П-400 (излучающая антенна) Украины для прогноза астероидной опасности, каталогизации космического мусора, исследования солнечной короны, околосолнечной и межпланетной плазмы, а также для радиоастрономических исследований дальнего космоса. Проектировался как альтернатива на случай неисправности РТ-70[4].
Показано, что при использовании крупногабаритных антенн АДУ-1000 и П-400 такой радиолокатор при длине волны около 30 см на высотах около 100 км обнаруживает объекты с минимальными размерами около 0,7 см.
При соответствующем дооснащении радиометра АДУ-1000 дальномерной аппаратурой, использование радиолинии АДУ-1000 — П-400 позволяет создавать трехмерные изображения пространственного профиля плотности плазмы в околосолнечном пространстве и его временного изменения, что поможет раскрыть механизмы явлений, происходящих в околосолнечной плазме[3].
Из-за отсутствия финансирования и интереса проект не осуществился. В ноябре 2013 года была снесена рядом расположенная антенна АДУ-1000.
Россия
В 2014 году «Роскосмос» объявлял о планах восстановить работу передающей антенны в межпланетных миссиях[5], но после того как решится вопрос о сносе отелей, построенных в предыдущие годы в небезопасной зоне непосредственно вокруг антенны.
57°33′29″ с. ш. 21°51′28″ в. д.HGЯO — установлена на базе бывшей Станции космической разведки, ныне Вентспилсского международного радиоастрономического центра. Российские власти рассматривали вариант уничтожения антенны, после вывода войск с территории[6]. В 2014—2015 годах приемная антенна прошла глубокую модернизацию[7][8][9]. Антенна была разобрана до основания, заменены все приводы, система управления. Зеркало антенны, весом почти 60 тонн, было спущено на землю и проведена реконструкция металлического каркаса, переложили отражающие пластины[6]. Была сохранена изначальная спецификация, поэтому сейчас телескоп обладает очень высокой для астрономического инструмента скоростью углового движения[6]. Модернизация была выгоднее, чем строительство новой аналогичной антенны[6].
В 1995 году оборудование телескопа было уничтожено[6]. До 2004 года минимальные средства на восстановление выделяла только Академия наук Латвии. Затем телескоп был передан Вентспилсской высшей школе и мэр Вентспилса пролоббировал финансирование[6]. С 2009 года на средства европейского инфраструктурного гранта обновлена вся механика — моторы, приводы, системы управления[6]. Антенна оснащена новыми приемниками на длинах волн 18, 6 и 5 сантиметров, системами регистрации. С 2016 года почти ежедневно ведутся астрономические наблюдения[6]. Основная задача связана с работой в европейской РСДБ-сети.
Научные задачи
Наблюдение астрофизических объектов
С 2016 года входит в Европейскую радиоинтерферометрическую сеть (EVN). Наблюдения по программам РСДБ проводятся минимум три раза в год, сессиями по три недели[6].
В приоритете наблюдение сверхмассивных черных дыр и джетов в центрах активных галактик[6].
