포물면안테나 (Parabolic Antenna)
쉽게 풀면
우묵한 접시 모양으로 생긴 안테나로, 넓게 퍼져 들어오는 전파를 한곳에 모아 잡아낸다.
왜 중요한가
포물면 안테나는 평행하게 들어오는 전파를 한 초점에 모으는 전파망원경의 기본 형태로, 단일 접시의 집광 면적이 감도를 정하고 지름이 분해능을 정합니다. 그린뱅크 100미터 접시와 FAST 500미터 구면 접시가 펄서 탐색과 21cm 선 관측을 주도하고, 간섭계도 개별 요소는 포물면 접시입니다. 심우주 통신망의 대형 접시는 탐사선 신호 수신에 같은 원리를 씁니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
리버는 개인적으로 제작한 포물면 안테나를 이용해 잰스키의 발견을 확장하여 하늘의 여러 방향에서 오는 전파를 체계적으로 지도화한 최초의 전파천문 관측을 수행했다.
반사판 크기와 수신 성능의 관계를 보여 주며, 넓은 반사판이 더 많은 전파를 한 초점에 모은다는 내용이다.
조금 더 깊게 보면
접시 표면의 오차가 관측 파장의 약 1/16 이하여야 하므로 밀리미터파 망원경은 표면 정밀도가 훨씬 높아야 하고, 큰 접시는 자중 변형 때문에 고정 형태로 두거나 능동 표면을 씁니다. 단일 접시는 넓게 퍼진 구조에 민감하지만 분해능이 낮고, 간섭계는 그 반대라 두 자료를 결합하는 것이 완전한 영상의 조건입니다. 아레시보 붕괴가 보여주듯 대형 고정 접시는 유지 관리 부담이 크며, 저주파에서는 접시 대신 쌍극자 배열이 더 효율적입니다. 반사판의 초점에 놓인 수신기(피드)의 설계와 위치 정밀도도 표면 정밀도 못지않게 중요하며, 부반사판을 추가한 카세그레인 방식은 수신기를 접시 뒤쪽에 두어 유지보수를 쉽게 한다. 안테나의 이득과 빔 폭은 반사판 지름뿐 아니라 초점의 수신기 설계에도 좌우되므로, 같은 지름의 접시라도 수신기 성능에 따라 실질적 감도 차이가 크게 난다.
주의할 점
포물면 안테나의 각분해능은 안테나의 지름과 관측 파장에 의해 결정되므로, 전파 파장이 길다는 특성상 광학망원경에 비해 훨씬 큰 접시가 필요하다. 간섭계는 짧은 기선이 비어 있어 넓게 퍼진 구조의 총 플럭스를 놓치기 쉬우므로, 큰 규모의 확산 성간물질을 재려면 오히려 포물면 안테나 하나로 관측하는 단일접시가 간섭계보다 유리한 경우가 있다.