¿Por qué tener cuatro parábolas en una matriz del lado del suelo en lugar de solo una grande?

Es una antena de matriz en fase muy simple . Otros ejemplos incluyen antenas de teléfonos celulares,

esta antena de rastreo satelital francesa,

y el famoso Very Large Array (VLA) en Nuevo México.

Una matriz en fase se crea espaciando más de una antena a intervalos regulares. Las antenas individuales pueden ser de casi cualquier tipo: varillas dipolo (torre celular), helicoidales (ejemplo francés anterior) o platos (VLA y el rastreador ruso). Hay más de una forma de organizar las antenas: una línea simple, una cuadrícula rectangular, una estrella (VLA), un triángulo (torre celular) o un diamante (rastreador francés, rastreador ruso). Las antenas se pueden montar en una orientación fija (torre celular), orientables individualmente (VLA) o orientables como grupo (rastreador francés, rastreador ruso).

La ventaja de las señales recibidas es que puede localizar la dirección de la señal. Esto se debe a que una de las antenas estará ligeramente más cerca de la fuente de radio que otra antena. Esto hace que la señal sinusoidal de una antena esté ligeramente desfasada con respecto a la de otra antena. (Es por eso que se llama matriz "en fase"). Al comparar las fases de las señales de radio recibidas, se puede calcular la dirección de la fuente de radio. Así es como las torres de telefonía celular saben dónde está su teléfono, incluso cuando apaga el GPS. Por lo tanto, el uso principal de estas matrices en el seguimiento de naves espaciales es determinar la ubicación de la nave espacial.

Para las señales transmitidas desde la matriz, puede hacer esencialmente el proceso inverso y dirigir electrónicamente el haz de radio . No es tan vital para la matriz rusa en su pregunta, ya que toda la matriz se puede dirigir mecánicamente, pero puede cambiar la orientación mucho más rápido electrónicamente que mecánicamente.

Usted menciona aumentar el tamaño de una antena parabólica. De hecho, eso es útil para aumentar las señales débiles. Sin embargo, no es un gran problema con una antena tan cerca del sitio de lanzamiento.

Investigué un poco en los medios rusos y encontré esto (en ruso)

Parece que la respuesta de @Dr Sheldon tiene razón sobre la forma de la antena.

Es una antena de seguimiento para recibir la telemetría del cohete.

cita del enlace:

А сейчас телеметрию стартующих "Союзов" принимают на комплекс МКА-9 с антенной "Ромашка"

traducción:

En la actualidad, la telemetría de los cohetes Soyuz es recibida por el complejo MKA-9 con antena "Romashka" ("Romashka" significa "Manzanilla")

La antena está situada al sur del inicio de Gagarin en Baikonur, supongo que está aquí:

coordenadas: 45.909721, 63.334086

También encontré una vista frontal de una antena similar:

fuente

PD Encontré una foto más bonita

fuente

¡Ajá! actualizar

¡Encontré otra matriz de antenas parabólicas cuádruples que usa escaneo cónico electrónico!

De la nota técnica de la NASA TN D-6723 Informe de la experiencia de Apolo: diseño y análisis de la señal del sistema de banda S que encontré aquí

La antena de alta ganancia consta de una bocina de haz ancho de 11 pulgadas de diagonal flanqueada por un conjunto de cuatro reflectores parabólicos de 31 pulgadas de diámetro, como se muestra en la figura 5. Anchos de haz de transmisión de 40,0°, 11,3°" y 4,4 ° son seleccionables por interruptor manual.Las ganancias de recepción y transmisión correspondientes a estos anchos de haz se enumeran en la tabla I. La antena realiza un seguimiento mediante un barrido cónico electrónico donde la información de seguimiento del ángulo se codifica como modulación de amplitud (AM) en la señal modulada en fase Esta información de error se extrae dentro del equipo USB mediante un detector de amplitud coherente de banda estrecha y se enruta de regreso al sistema de antena, lo que proporciona control de desplazamiento angular.

Voy a basarme en la hipótesis de @DrSheldon y el comentario de @Hobbes de que al subdividir un solo plato en cuatro, permite una pequeña cantidad de dirección electrónica rápida mediante la fase dinámica de cada una de las cuatro señales antes de combinarlas para rastrear el dirección de movimiento del cohete.

Eso tiene mucho sentido ya que el objetivo se está moviendo y de una manera que podría ser impredecible.

Esta excelente respuesta describe el uso del escaneo cónico para determinar el tamaño y la dirección del desplazamiento entre la posición real de una fuente de radio y la dirección de puntería actual de una antena.

Puede pensar en esto como una forma de tramado, para detectar el gradiente local de la intensidad de la señal con respecto al desplazamiento de la señal.

El GIF a continuación muestra un reflector secundario giratorio de un plato Cassegrain, y en esta respuesta menciono cómo incluso el plato más grande de 70 metros de Deep Space Network usa CONSCAN ( https://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/ 302/302C.pdf sección 2.6.1 página 17) para "apuntar a cero" en un objetivo incluso si está lejos y, por lo tanto, no cambia tan rápido de posición en el cielo.

abajo: GIF de aquí :

abajo: GIF de aquí :

abajo: Desde aquí :