적은 비용으로 전파망원경을 만들어 가시영역에서 보이는 것과는 전혀 다른 우주의 모습을 볼 수 있습니다. 아래에 은하수에 있는 중성수소에서 나오는 파장 21cm (주파수 1420 MHz) 스펙트럼을 측정하는 방법을 소개합니다. 하드웨어는 크게 피라미드혼 안테나, 도파관, 수신기로 구성됩니다. 간단히 파이선 프로그래밍을 해서 스펙트럼을 만들어 냅니다. 자세한 내용은 첨부자료를 참고하세요.
준비물 :
– 폼보드(900 mmx1200 mm 두께 5 mm), 주방용 알루미늄 호일, 알루미늄 테잎, 양면 테잎, 가위와 칼등 문방구
– 두께 0.3-0.4 mm인 알루미늄 판재(500mmx600mm), 두께 1mm인 알루미늄 판재(165mmx310mm), N형 커넥터
– 앰프(SAWbird+h1 또는 동등품), SDR (RTL-SDR BLOG V4 또는 동등품), semi-rigid 케이블, 5V 마이크로 USB 전원 어댑터
– 노트북, USB 케이블
피라미드혼 안테나 제작 :
– 첨부자료의 치수를 참고해서 폼보드를 자르고 양면 테잎을 이용해서 한면을 알루미늄 호일로 덮습니다.
– 완성된 4개의 폼보드의 모서리를 알루미늄 테잎으로 붙여 완성합니다.
– 폼보드 대신 알루미늄 판을 이용해서 오래 사용할 수 있는 안테나를 만들 수 있습니다.
– 피라미드혼 안테나 설계 원리는 아래 논문을 참고하세요.
– 참고문헌 : 박종애 등, “21CM 우주전파 수신용 안테나의 제작”, 1993, 천문학논총, 8, 1
도파관 제작 :
– 첨부자료의 도면을 참고해서 두께 0.3-0.4mm인 알루미늄 판재를 접어 도파관을 만듭니다.
– 벽면부착형 N형 커넥터 암놈에 직경 1-2mm, 길이 50mm인 구리선을 삽입하고 납땜해서 도파관 프로브를 만듭니다.
– 외부 가공 업체에 맡겨 좀더 깔끔하게 만들 수도 있습니다.
– 인터넷이나 유튜브를 검색하면 다양한 형태로 안테나-도파관을 제작하는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 그 예중의 하나입니다.
수신기 제작 :
– 아래 사진처럼 알루미늄판에 앰프와 SDR을 고정시키고 semi-rigid 케이블로 연결합니다.
– N-to-SMA 커넥터를 이용해서 앰프와 도파관 프로브를 연결합니다.
– 지지대와 볼트, 너트를 이용해서 도파관위에 수신기판을 고정시킵니다.
– 볼트, 너트를 이용해서 피라미드 혼안테나와 결합합니다.
소프트웨어 깔기 : 노트북에 아래의 패키지를 설치합니다.
– pyrtlsdr
– Airspy SDRSharp
– zadig
시스템 결합 :
– 안테나, 수신기, 노트북을 결합합니다.
– 샘플 파이선 프로그램을 돌려 봅니다.
관측과 자료처리 :
– 관측대상은 은하수입니다. 은하수에 몰려 있는 중성수소에서 나오는 스펙트럼을 관측하고자 합니다.
– 관측장소로 안테나, 수신기, 노트북, 전원을 옮깁니다.
– 대략 5분간 장비를 웜업시킨 후에 스텔라리움등의 앱을 이용해서 안테나를 중성수소가 많은 방향을 향하도록 하고 관측을 합니다.
– 이 데이터는 열잡음 성분들이 들어가 있고, 임의 배율로 증폭된 것이라서 보정해야 합니다. 이를 위해 안테나가 땅을 향하도록 하고 관측을 한번 더 합니다.
– 데이터를 처리하면 우리은하에서 나오는 순수한 수소스펙트럼의 성분만 남게 됩니다.
위상기술은 전파망원경 부품 공급, 제작, 자료 처리등 전과정을 통해 도움을 드릴 수 있습니다.