ITU-R RA 1860 FRENCH-2010 Preferred frequency bands for radio astronomical measurements in the range 1-3 THz《频率范围在1-3 THz射电天文测量用优选频带》.pdf

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1、 Recommandation UIT-R RA.1860(01/2010)Bandes de frquences prfres pour les mesures de radioastronomieentre 1 et 3 THzSrie RARadio astronomieii Rec. UIT-R RA.1860 Avant-propos Le rle du Secteur des radiocommunications est dassurer lutilisation rationnelle, quitable, efficace et conomique du spectre ra

2、diolectrique par tous les services de radiocommunication, y compris les services par satellite, et de procder des tudes pour toutes les gammes de frquences, partir desquelles les Recommandations seront labores et adoptes. Les fonctions rglementaires et politiques du Secteur des radiocommunications s

3、ont remplies par les Confrences mondiales et rgionales des radiocommunications et par les Assembles des radiocommunications assistes par les Commissions dtudes. Politique en matire de droits de proprit intellectuelle (IPR) La politique de lUIT-R en matire de droits de proprit intellectuelle est dcri

4、te dans la Politique commune de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI en matire de brevets, dont il est question dans lAnnexe 1 de la Rsolution UIT-R 1. Les formulaires que les titulaires de brevets doivent utiliser pour soumettre les dclarations de brevet et doctroi de licence sont accessibles ladresse ht

5、tp:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/fr, o lon trouvera galement les Lignes directrices pour la mise en oeuvre de la politique commune en matire de brevets de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI et la base de donnes en matire de brevets de lUIT-R. Sries des Recommandations UIT-R (Egalement disponible en lign

6、e: http:/www.itu.int/publ/R-REC/fr) Sries Titre BO Diffusion par satellite BR Enregistrement pour la production, larchivage et la diffusion; films pour la tlvision BS Service de radiodiffusion sonore BT Service de radiodiffusion tlvisuelle F Service fixe M Services mobile, de radioreprage et damateu

7、r y compris les services par satellite associs P Propagation des ondes radiolectriques RA Radio astronomie RS Systmes de tldtection S Service fixe par satellite SA Applications spatiales et mtorologie SF Partage des frquences et coordination entre les systmes du service fixe par satellite et du serv

8、ice fixe SM Gestion du spectre SNG Reportage dactualits par satellite TF Emissions de frquences talon et de signaux horaires V Vocabulaire et sujets associs Note: Cette Recommandation UIT-R a t approuve en anglais aux termes de la procdure dtaille dans la Rsolution UIT-R 1. Publication lectronique G

9、enve, 2010 UIT 2010 Tous droits rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord crit pralable de lUIT. Rec. UIT-R RA.1860 1 RECOMMANDATION UIT-R RA.1860 Bandes de frquences prfres pour les mesures de radioastronomie entre 1 et 3 THz (Que

10、stion UIT-R 145/7) (2010) Domaine dapplication La prsente Recommandation dcrit les observations radioastronomiques des raies spectrales et du continuum ralises entre 1 000 et 3 000 GHz, et recommande aux administrations dapporter leur aide la coordination des observations de radioastronomie dans cet

11、te gamme de frquences. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les radioastronomes tudient les missions radiolectriques provenant de sources cosmiques des frquences de plus en plus leves; b) que les frquences dobservation sont souvent dtermines par les frquences des raies spectr

12、ales des atomes et des molcules qui existent dans les environnements astrophysiques et que ces frquences sont dtermines par la nature; c) que la possibilit de raliser des observations partir de la surface de la Terre dpend des fentres dans lesquelles latmosphre est suffisamment transparente; d) que

13、le dveloppement de la radioastronomie aux frquences submillimtriques (THz) dbouche sur des progrs technologiques, en particulier dans le domaine des techniques de rception, et laisse entrevoir dautres rsultats importants; e) que les bandes de frquences prsentant un intrt pour le service de radioastr

14、onomie au-dessous de 1 000 GHz font lobjet de la Recommandation UIT-R RA.314; f) que lutilisation pour la radioastronomie des frquences comprises entre 10 THz et 1 000 THz font lobjet de la Recommandation UIT-R RA.1630; g) que le service de radioastronomie porte un intrt grandissant lutilisation de

15、la bande 1 000-3 000 GHz; h) que lUnion astronomique internationale (UAI) tient jour la liste des raies spectrales prsentant un intrt majeur pour la radioastronomie, et ce pour des frquences allant jusqu 3 000 GHz; j) quil convient de prendre en compte les dcalages des raies par effet Doppler, en ra

16、ison du mouvement relatif entre la source cosmique et lobservateur; k) que les radioastronomes ont galement besoin de faire des observations du continuum des frquences suprieures 1 000 GHz et que les bandes utilises pour ces observations partir du sol sont dtermines par les fentres atmosphriques prs

17、entant un affaiblissement minimal; 2 Rec. UIT-R RA.1860 l) que les radiotlescopes des plates-formes spatiales, utiliss dans le cadre du service de recherche spatiale (passive), donnent accs lensemble du spectre radiolectrique, y compris des parties du spectre qui ne sont pas accessibles depuis la Te

18、rre en raison de labsorption par latmosphre; m) que le service de radioastronomie est protg dans les bandes infrieures 275 GHz conformment au Tableau dattribution des bandes de frquences et dans les bandes comprises entre 275 et 1 000 GHz conformment au numro 5.565 du Rglement des radiocommunication

19、s (RR), recommande 1 aux administrations dapporter leur aide la coordination des observations de radioastronomie dans les bandes de frquences comprises entre 1 000 GHz et 3 000 GHz, en particulier les frquences numres au Tableau 1 (pour les observations depuis lespace) et au Tableau 3 (pour les obse

20、rvations depuis la Terre). Annexe 1 1 Raies spectrales prsentant un intrt pour lastronomie Le Tableau 1 numre les frquences non dcales par effet Doppler (frquences de repos) des raies spectrales mises par diverses molcules prsentant un intrt en astrophysique. Le tableau indique, partir de la frquenc

21、e de repos, une gamme de frquences approximative dans laquelle les raies peuvent tre observes. Cette gamme repose sur les dcalages Doppler classiques que lon observe, dcalages dus la vitesse radiale de la source cosmique lorsquelle se rapproche de lobservateur ou quelle sen loigne. Dans le tableau,

22、on prend pour hypothse un intervalle Doppler de 300 km/s. Les intervalles de frquences numrs au Tableau 1 correspondent aux bandes minimales prconises. Il convient de noter quen raison de la haute sensibilit des observations radioastronomiques, de nombreuses raies spectrales observes proviennent dob

23、jets extragalactiques, jusqu z 6 ou plus (ici, z dsigne le dcalage vers le rouge, dfini par z = (obs 0)/0, o obsest la longueur donde observe et 0la longueur donde non dcale par effet Doppler). Cest pourquoi il convient de sintresser tout particulirement aux observations de raies spectrales fortemen

24、t dcales vers le rouge. Les donnes lorigine du Tableau 1, qui a t approuv par lAssemble gnrale de lUnion astronomique internationale (UAI) en 2009, ont t obtenues partir dtudes dobservation des missions de raies spectrales submillimtriques en direction de deux rgions de la Voie lacte riches en molcu

25、les1,2; de la base de donnes de spectroscopie molculaire du JPL (JPL Molecular Spectroscopy database)3; et dun catalogue en ligne de raies spectrales molculaires (la base de 1E. T. POLEHAMPTON et al., The ISO LWS high-resolution spectral survey towards Sagittarius B2*, Monthly Notices of the Royal A

26、stronomical Society (MNRAS), Vol. 377, p. 1122, 2007. 2M. R. LERATE et al., A far-infrared molecular and atomic line survey of the Orion KL region, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), Vol. 370, p. 597, 2006. 3http:/spec.jpl.nasa.gov/. Rec. UIT-R RA.1860 3 donnes de Cologne pou

27、r la spectroscopie molculaire) tenu jour par lUniversit de Cologne, Allemagne4. 2 Absorption atmosphrique Le degr daffaiblissement par latmosphre des signaux radiolectriques est un facteur important prendre en compte lors des observations au sol aux longueurs donde millimtriques et submillimtriques.

28、 Laffaiblissement des signaux dans la gamme de frquences 1 000-3 000 GHz est principalement d labsorption par la vapeur deau et, dans une moindre mesure, par loxygne, lazote et lozone. Les observatoires au sol subissent les effets de laffaiblissement atmosphrique: rduction du niveau de signal observ

29、 provenant du rayonnement de sources cosmiques dune part et ajout de bruit thermique au signal reu dautre part. Cest pourquoi les stations de radioastronomie dans les longueurs dondes millimtriques et submillimtriques se trouvent sur des sites haute altitude et en atmosphre sche. Cela tant, malgr lo

30、ptimisation de lemplacement du site, le niveau daffaiblissement est tellement lev sur certaines parties de la gamme 1 000-3 000 GHz qu lexception de quelques fentres, de nombreuses observations dans cette rgion spectrale ne peuvent tre menes qu partir de lespace. Le Tableau 1 indique les raies spect

31、rales qui ne seraient observables qu partir de lespace en raison dun affaiblissement atmosphrique lev dans la bande minimale prconise. La Fig. 1 est un exemple de la transmittance sur un trajet vertical travers latmosphre (cest-dire en regardant vers lespace le long du trajet le plus court en visibi

32、lit directe travers latmosphre), sur lensemble de la gamme de frquences 1 000-3 000 GHz, partir dun site dobservation astronomique de qualit. Les donnes ont t calcules laide du modle atmosphrique am5, partir des paramtres dentre suivants6: emplacement du site: Cerro Sairecabur, environ 35 km au nord

33、/nord-ouest du site de lALMA (grand rseau dantennes millimtrique/submillimtrique dAtacama, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) Chajnantor, Chili; lvation: 5 525 m; pression baromtrique au sol: 532 mbar; temprature au sol: 285 K; profil atmosphrique pression/temprature: dtermin partir de do

34、nnes acquises lors de 187 vols embarquant des radiosondes dans la zone, sur la priode 1998-2002. Le profil relatif lozone a t dtermin partir de donnes fournies par des vols de la NASA embarquant des sondes pour mesurer lozone, au-dessus des Galapagos, Equateur, la mme priode; teneur en vapeur deau p

35、rcipitable (PWV) totale: 0,25 mm. Il a t dtermin, partir de plusieurs campagnes de mesures trs compltes, que le site avait une PWV infrieure ou gale cette valeur pendant 25% du temps environ. 4http:/www.astro.uni-koeln.de/cdms/. 5Voir http:/www.cfa.harvard.edu/spaine/am/ (dernier accs juin 2008). 6P

36、lus prcisment, les calculs utilisent le profil Sairecabur de lexemple 4 de: S. PAINE, The am Atmospheric Model. Submillimeter Array Technical Memo #152 (Revision 3), 2004. Disponible ladresse http:/sma-www.harvard.edu/private/memos/tech_no.html (dernier accs juin 2008). 4 Rec. UIT-R RA.1860 La courb

37、e de transmittance calcule prsente une bonne adquation avec les tempratures de brillance atmosphrique observes sur le site laide dun spectromtre transforme de Fourier (STF). Le Tableau 2 numre les gammes de frquences pour lesquelles la transmittance atmosphrique de la Fig. 2 dpasse 20%, 10%, 5% et 1

38、% (la Fig. 2 est une reprsentation graphique des donnes figurant au Tableau 2). De faibles valeurs de la transmittance produisent une diminution de lintensit du signal reu des sources cosmiques en raison de labsorption atmosphrique et une augmentation de la temprature de bruit du systme de radioastr

39、onomie en raison du rayonnement thermique de latmosphre. Cest pourquoi il est fortement recommand de raliser les mesures de radioastronomie au sol dans des conditions de grande valeur de transmittance, mme si des observations au sol de rayonnements cosmiques relativement puissants pour des valeurs d

40、e transmittance descendant jusqu 5%, voire moins, peuvent donner des rsultats exploitables. Rec. UIT-R RA.1860 5 TABLEAU 1 Raies spectrales les plus importantes dun point de vue astrophysique dans la gamme des frquences comprises entre 1 000 et 3 000 GHz Substance Frquence de repos (GHz) Frquence mi

41、nimale prconise (GHz) Frquence maximale prconise (GHz) Observations Frquence minimale globale (GHz) Frquence maximale globale (GHz) Vapeur deau (H218O) 1 003,278 1 002,274 1 004,281 G 1 002,274 1 004,281 Eau lourde (HDO) 1 009,945 1 008,935 1 010,955 G 1 008,935 1 010,955 Azanylidenium (NH+) 1 012,5

42、24 1 011,511 1 013,537 G 1 011,511 1 013,537 Monosulfure de carbone (CS) 1 027,314 1 026,287 1 028,341 G 1 026,287 1 028,341 Hydroxylium (OH+) 1 033,119 1 032,085 1 034,152 G 1 032,085 1 034,152 Monoxyde de carbone (CO) 1 036,912 1 035,875 1 037,949 G 1 035,875 1 037,949 Cyanure dhydrogne (HCN) 1 06

43、2,983 1 061,920 1 064,046 1 061,920 1 064,046 Formylium (HCO+) 1 069,694 1 068,624 1 070,764 1 068,624 1 070,764 Monosulfure de carbone (CS) 1 076,078 1 075,002 1 077,154 1 075,002 1 077,154 Sulfhydrylium (SH+) 1 082,909 1 081,826 1 083,993 1 081,826 1 083,993 Vapeur deau (H218O) 1 095,627 1 094,532

44、 1 096,723 1 094,532 1 098,462 Monoxyde de carbone (C18O) 1 097,163 1 096,066 1 098,260 Vapeur deau (H2O) 1 097,365 1 096,267 1 098,462 Monoxyde de carbone (13CO) 1 101,350 1 100,248 1 102,451 1 100,248 1 102,800 Vapeur deau (H218O) 1 101,698 1 100,597 1 102,800 6 Rec. UIT-R RA.1860 TABLEAU 1 (suite

45、) Substance Frquence de repos (GHz) Frquence minimale prconise (GHz) Frquence maximale prconise (GHz) Observations Frquence minimale globale (GHz) Frquence maximale globale (GHz) Vapeur deau (H2O) 1 113,343 1 112,230 1 114,456 1 112,230 1 116,175 Eau-cation (H2O+) 1 115,059 1 113,943 1 116,175 Monos

46、ulfure de carbone (CS) 1 124,820 1 123,696 1 125,945 1 123,696 1 125,945 Vapeur deau (H218O) 1 136,704 1 135,567 1 137,840 1 135,567 1 137,840 Cyanure dhydrogne (HCN) 1 151,452 1 150,301 1 152,603 1 150,301 1 154,280 Monoxyde de carbone (CO) 1 151,985 1 150,833 1 153,137 Vapeur deau (H2O) 1 153,127

47、1 151,974 1 154,280 Vapeur deau (H2O) 1 158,324 1 157,165 1 159,482 1 157,165 1 159,886 Formylium (HCO+) 1 158,727 1 157,568 1 159,886 Eau lourde (HDO) 1 161,953 1 160,791 1 163,115 1 160,791 1 165,935 Vapeur deau (H2O) 1 162,912 1 161,749 1 164,075 Eau lourde (HDO) 1 164,770 1 163,605 1 165,935 Amm

48、oniac (NH3) 1 168,452 1 167,283 1 169,620 1 167,283 1 169,620 Monosulfure de carbone (CS) 1 173,539 1 172,366 1 174,713 1 172,366 1 174,713 Eau lourde (HDO) 1 180,324 1 179,143 1 181,504 1 179,143 1 182,575 Vapeur deau (H218O) 1 181,394 1 180,213 1 182,575 Vapeur deau (H218O) 1 188,863 1 187,674 1 190,052 1 187,6