Equipamentos
Radiotelescópio
O radiotelescópio da Estação RAEGE de Santa Maria move-se de forma giratória em torno de dois eixos (azimute e elevação), atingindo velocidades de 12º/s e 6º/s, respetivamente. O design do radiotelescópio é do tipo ring-focus com um refletor principal parabólico de diâmetro 13,2 m.
O radiotelescópio foi instalado no topo de uma torre de betão que conta com dois níveis: o piso térreo para os armários com sistemas elétricos, e o primeiro andar para o enrolador de cabos. O radiotelescópio é totalmente controlável: existe um eixo em azimute para girar a estrutura ao longo do seu eixo vertical e um eixo de elevação para girar a parábola ao longo do eixo horizontal. Para além disso, o subrefletor é controlável através de um sistema hexapod. Dois sistemas de controlo por computador estão implementados de forma independente: um para o refletor principal (ACU – Antenna Control Unit) e outro para o subreflector (HCU – Hexapod Control Unit).
As principais características do radiotelescópio são:
- Alcance em azimute: aproximadamente 540º
- Alcance em elevação: 0-100º
- Diâmetro da parábola: 13.2m
- Diâmetro do subrefletor: 1.55m
- Distância do vértice da parábola principal ao eixo de elevação: 3.270m
- Máx. velocidade de rotação em azimute: 12º/s
- Máx. velocidade de rotação em elevação: 6º/s
A escolha por uma configuração ótica do radiotelescópio em ring-focus confere-lhe alta eficiência sem que haja reflexão para o feed do recetor alimentação, e sem que haja bloqueio no subrefletor.
Para radiotelescópios geodésicos, é essencial medir com precisão a posição da interseção dos eixos de azimute e elevação (ponto invariante). Para isso, o pilar central de betão da torre do radiotelescópio permite a instalação de um sistema de medição da altura localizado na interseção dos eixos e visível do exterior através de aberturas. Este sistema permite a monitorização de possíveis deformações na estrutura da torre.
Receptor Banda-Larga VGOS
O receptor de ultra banda-larga VGOS cobre toda a banda de frequência de 2 a 14 GHz. Trata-se de um recetor criogénico arrefecido através de um circuito fechado de refrigeração com recurso a Hélio gasoso, atingindo temperaturas inferiores a 8ºK no estágio frio. O front-end consiste num dewar com um feed QRFH (Quadruple-Ridge Flared Horn), acopladores direcionais que injetam um sinal de calibração de ruído e calibração de fase, e dois amplificadores híbridos baixo-ruído (LNA – Low Noise Amplifiers) desenvolvidos nos laboratórios de Yebes. Os sinais de saída RF do dewar são enviados para conversores RF para fibra óptica, permitindo o transporte do sinal em fibra óptica até à sala de back-ends. Aqui o sinal é recebido e convertido em frequência, permitindo a seleção de 4 sub-bandas em dupla polarização na faixa entre 2 e 14 GHz para fornecer aos equipamentos de back-end que tratam da digitalização do sinal.
Sismógrafo
A Estação RAEGE de Santa Maria conta com um sismógrafo Trillium 120P/PA de três componentes. Este equipamento é sensível a uma grande banda de frequências de oscilação e de baixo ruído, conseguindo elevada sensibilidade em aplicações fixas ou portáteis.
Este sismógrafo encontra-se em funcionamento desde 2019, fazendo parte da Rede de Estações Sísmicas do Instituto Geográfico Nacional de Espanha (IGN), e partilhando dados em tempo-real com o Centro de Informação e Vigilância Sismovulcânica dos Açores (CIVISA).
Gravímetro
O gravímetro é um equipamento extremamente sensível e por isso fica instalado numa sala separada do resto dos edifícios, sobre um pilar de betão armado com cerca de 8 m de profundidade de forma a estar o mais solidário possível com a rocha-mãe. Esta sala necessita de um apurado controlo de temperatura e humidade relativa.
Na Estação RAEGE de Santa Maria está instalado neste momento um tipo de gravímetro:
- Gravímetro Supercondutor (SG):
Em outubro de 2022, foi instalado o iGrav-051 da GWR Instruments. O iGrav é um gravímetro supercondutor que contém uma esfera de um material supercondutor, que funciona como “massa de teste”, sujeita a um campo magnético estável produzido por bobinas supercondutoras arrefecidas por um circuito fechado de hélio, produzindo assim a sua levitação. O iGrav pode fornecer uma precisão de 1 nGal no domínio da frequência e 0,05 µGal no domínio do tempo.
Acelerómetro
O IGN desenvolveu acelerómetros de baixo custo conhecidos como SILEX, baseado na tecnologia MEMS (Micro-ElectroMechanical System) para detetar e registar sismos com magnitudes que são percetíveis pelos humanos. Uma rede destes equipamentos é implementada em zonas de elevado risco sísmico, como é o caso da ilha de Santa Maria. Este equipamento mede a aceleração do solo registando fortes movimentos que ocorrem, por exemplo, perto de falhas tectónicas.
Maser de Hidrogénio
Uma estação de geodesia espacial necessita de, pelo menos, um maser de hidrogénio ativo (relógio atómico) que é usado para gerar uma referência em frequência para os equipamentos da estação. Este tipo de relógios atómicos garante uma elevada estabilidade em frequência, sendo esta mensurável e conhecida. Esta é uma característica essencial nas observações VLBI e permite preservar o tempo de coerência em altas frequências do sinal. Nas observações VLBI, o sinal de referência gerado pelo maser, entre outras coisas, é injetado no sinal captado de fontes astronómicas de forma a criar um selo temporal – sinal de calibração de fase (phasecal), o qual é usado posteriormente como base para a correlação dos dados VLBI das várias estações. As observações de VLBI não seriam possíveis sem o maser de hidrogénio.
Na Estação RAEGE de Santa Maria está instalado um iMaser da T4Science. O maser está numa sala isolada do edifício com temperatura controlada e monitorizada em pressão e humidade.
Como o VLBI é uma técnica de interferometria não conectada (as várias estações estão dispersas por vários locais do mundo), requer a maior precisão e estabilidade possíveis nos padrões de frequência para manter coerência entre duas estações remotas durante um período de integração longo.
GNSS
A Estação RAEGE de Santa Maria tem duas estações de GNSS permanentes, integradas nas redes IGS (International GNSS Service), EUREF e REPRAA (Rede Estações Permanentes da Região Autónoma dos Açores).
A estação está equipada com as seguintes estações:
- Estação GNSS AZSM00PRT: receptor Leica GRX1200GG Pro e antena LEIAT504 LEIS
- Estação GNSS RAEG00PRT: parte da rede IGS, receptor Leica GR50 e antena LEIAR20
Os recetores GNSS detetam, descodificam e processam sinais dos satélites GNSS (GPS, GLONASS, GALILEO, etc.) que permitem que a posição, e respetivas taxa de variação, das antenas GNSS dessa estação sejam determinados com precisão.
Estas estações estão equipadas com recetores geodésicos de multifrequência, com capacidade de receção de sinal proveniente de diversas constelações de satélites de navegação.
Local-Tie
A infraestrutura de seis pilares que compõe a rede de local-tie na Estação RAEGE de Santa Maria permite ligar e referenciar as posições do radiotelescópio VGOS 13,2 m (RAEGESMAR), e as posições das antenas das estações GNSS permanentes existentes: AZSM e RAEG.
Estação Meteorológica
A estação meteorológica Vaisala WXT536 que dispomos na Estação RAEGE Santa Maria pertence a uma série de instrumentos que fornecem seis dos parâmetros meteorológicos mais importantes para uma estação de geodesia espacial: pressão atmosférica, temperatura, humidade relativa, precipitação, velocidade do vento e direção. Estes parâmetros são fundamentais para complementar as observações VLBI e os modelos de atmosfera, uma vez que alterações atmosféricas afetam a receção de sinal pelo radiotelescópio (introduzem um atraso temporal).
Radiotelescópio
O radiotelescópio da Estação RAEGE de Santa Maria move-se de forma giratória em torno de dois eixos (azimute e elevação), atingindo velocidades de 12º/s e 6º/s, respetivamente. O design do radiotelescópio é do tipo ring-focus com um refletor principal parabólico de diâmetro 13,2 m.
O radiotelescópio foi instalado no topo de uma torre de betão que conta com dois níveis: o piso térreo para os armários com sistemas elétricos, e o primeiro andar para o enrolador de cabos. O radiotelescópio é totalmente controlável: existe um eixo em azimute para girar a estrutura ao longo do seu eixo vertical e um eixo de elevação para girar a parábola ao longo do eixo horizontal. Para além disso, o subrefletor é controlável através de um sistema hexapod. Dois sistemas de controlo por computador estão implementados de forma independente: um para o refletor principal (ACU – Antenna Control Unit) e outro para o subreflector (HCU – Hexapod Control Unit).
As principais características do radiotelescópio são:
- Alcance em azimute: aproximadamente 540º
- Alcance em elevação: 0-100º
- Diâmetro da parábola: 13.2m
- Diâmetro do subrefletor: 1.55m
- Distância do vértice da parábola principal ao eixo de elevação: 3.270m
- Máx. velocidade de rotação em azimute: 12º/s
- Máx. velocidade de rotação em elevação: 6º/s
A escolha por uma configuração ótica do radiotelescópio em ring-focus confere-lhe alta eficiência sem que haja reflexão para o feed do recetor alimentação, e sem que haja bloqueio no subrefletor.
Para radiotelescópios geodésicos, é essencial medir com precisão a posição da interseção dos eixos de azimute e elevação (ponto invariante). Para isso, o pilar central de betão da torre do radiotelescópio permite a instalação de um sistema de medição da altura localizado na interseção dos eixos e visível do exterior através de aberturas. Este sistema permite a monitorização de possíveis deformações na estrutura da torre.
Receptor Banda-Larga VGOS
O receptor de ultra banda-larga VGOS cobre toda a banda de frequência de 2 a 14 GHz. Trata-se de um recetor criogénico arrefecido através de um circuito fechado de refrigeração com recurso a Hélio gasoso, atingindo temperaturas inferiores a 8ºK no estágio frio. O front-end consiste num dewar com um feed QRFH (Quadruple-Ridge Flared Horn), acopladores direcionais que injetam um sinal de calibração de ruído e calibração de fase, e dois amplificadores híbridos baixo-ruído (LNA – Low Noise Amplifiers) desenvolvidos nos laboratórios de Yebes. Os sinais de saída RF do dewar são enviados para conversores RF para fibra óptica, permitindo o transporte do sinal em fibra óptica até à sala de back-ends. Aqui o sinal é recebido e convertido em frequência, permitindo a seleção de 4 sub-bandas em dupla polarização na faixa entre 2 e 14 GHz para fornecer aos equipamentos de back-end que tratam da digitalização do sinal.
Sismógrafo
A Estação RAEGE de Santa Maria conta com um sismógrafo Trillium 120P/PA de três componentes. Este equipamento é sensível a uma grande banda de frequências de oscilação e de baixo ruído, conseguindo elevada sensibilidade em aplicações fixas ou portáteis.
Este sismógrafo encontra-se em funcionamento desde 2019, fazendo parte da Rede de Estações Sísmicas do Instituto Geográfico Nacional de Espanha (IGN), e partilhando dados em tempo-real com o Centro de Informação e Vigilância Sismovulcânica dos Açores (CIVISA).
Gravímetro
O gravímetro é um equipamento extremamente sensível e por isso fica instalado numa sala separada do resto dos edifícios, sobre um pilar de betão armado com cerca de 8 m de profundidade de forma a estar o mais solidário possível com a rocha-mãe. Esta sala necessita de um apurado controlo de temperatura e humidade relativa.
Na Estação RAEGE de Santa Maria está instalado neste momento um tipo de gravímetro:
- Gravímetro Supercondutor (SG):
Em outubro de 2022, foi instalado o iGrav-051 da GWR Instruments. O iGrav é um gravímetro supercondutor que contém uma esfera de um material supercondutor, que funciona como “massa de teste”, sujeita a um campo magnético estável produzido por bobinas supercondutoras arrefecidas por um circuito fechado de hélio, produzindo assim a sua levitação. O iGrav pode fornecer uma precisão de 1 nGal no domínio da frequência e 0,05 µGal no domínio do tempo.
Acelerómetro
O IGN desenvolveu acelerómetros de baixo custo conhecidos como SILEX, baseado na tecnologia MEMS (Micro-ElectroMechanical System) para detetar e registar sismos com magnitudes que são percetíveis pelos humanos. Uma rede destes equipamentos é implementada em zonas de elevado risco sísmico, como é o caso da ilha de Santa Maria. Este equipamento mede a aceleração do solo registando fortes movimentos que ocorrem, por exemplo, perto de falhas tectónicas.
Maser de Hidrogénio
Uma estação de geodesia espacial necessita de, pelo menos, um maser de hidrogénio ativo (relógio atómico) que é usado para gerar uma referência em frequência para os equipamentos da estação. Este tipo de relógios atómicos garante uma elevada estabilidade em frequência, sendo esta mensurável e conhecida. Esta é uma característica essencial nas observações VLBI e permite preservar o tempo de coerência em altas frequências do sinal. Nas observações VLBI, o sinal de referência gerado pelo maser, entre outras coisas, é injetado no sinal captado de fontes astronómicas de forma a criar um selo temporal – sinal de calibração de fase (phasecal), o qual é usado posteriormente como base para a correlação dos dados VLBI das várias estações. As observações de VLBI não seriam possíveis sem o maser de hidrogénio.
Na Estação RAEGE de Santa Maria está instalado um iMaser da T4Science. O maser está numa sala isolada do edifício com temperatura controlada e monitorizada em pressão e humidade.
Como o VLBI é uma técnica de interferometria não conectada (as várias estações estão dispersas por vários locais do mundo), requer a maior precisão e estabilidade possíveis nos padrões de frequência para manter coerência entre duas estações remotas durante um período de integração longo.
GNSS
A Estação RAEGE de Santa Maria tem duas estações de GNSS permanentes, integradas nas redes IGS (International GNSS Service), EUREF e REPRAA (Rede Estações Permanentes da Região Autónoma dos Açores).
A estação está equipada com as seguintes estações:
- Estação GNSS AZSM00PRT: receptor Leica GRX1200GG Pro e antena LEIAT504 LEIS
- Estação GNSS RAEG00PRT: parte da rede IGS, receptor Leica GR50 e antena LEIAR20
Os recetores GNSS detetam, descodificam e processam sinais dos satélites GNSS (GPS, GLONASS, GALILEO, etc.) que permitem que a posição, e respetivas taxa de variação, das antenas GNSS dessa estação sejam determinados com precisão.
Estas estações estão equipadas com recetores geodésicos de multifrequência, com capacidade de receção de sinal proveniente de diversas constelações de satélites de navegação.
Local-Tie
A infraestrutura de seis pilares que compõe a rede de local-tie na Estação RAEGE de Santa Maria permite ligar e referenciar as posições do radiotelescópio VGOS 13,2 m (RAEGESMAR), e as posições das antenas das estações GNSS permanentes existentes: AZSM e RAEG.
Estação Meteorológica
A estação meteorológica Vaisala WXT536 que dispomos na Estação RAEGE Santa Maria pertence a uma série de instrumentos que fornecem seis dos parâmetros meteorológicos mais importantes para uma estação de geodesia espacial: pressão atmosférica, temperatura, humidade relativa, precipitação, velocidade do vento e direção. Estes parâmetros são fundamentais para complementar as observações VLBI e os modelos de atmosfera, uma vez que alterações atmosféricas afetam a receção de sinal pelo radiotelescópio (introduzem um atraso temporal).
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