Кіріспе
Телескоптардың алысқа орналасқан толқын фронттарын салыстыру. M87 галактикасындағы аса зор қара тесіктің бұлыңғыр суреті. VLBI ең алдымен алыс ғарыштық радио көздерін суретке түсіру, ғарыш кемелерін қадағалау және астрометрияда қолданылуымен танымал. Дегенмен, VLBI техникасы радио толқындарының бөлек антенналарға жететін уақытының айырмасын өлшегендіктен, оны "кері" қолданып Жердің айналысын зерттеуге, тектоникалық плиталардың миллиметрлік дәлдікпен қозғалысын картаға түсіруге және геодезияның басқа да түрлерін жүргізуге болады. VLBI-ді осылай қолдану үшін, квазарлар сияқты алыс көздерден алынған, уақыт айырмасының көптеген өлшемдері, жаһандық антенналар желісімен белгілі бір кезеңде бақылаулар арқылы қажет.
[[File:Black hole Messier 87 crop max res. jpg|alt=A blurry photo of a supermassive black hole in M87.|thumb|VLBI was used to create the first image of a black hole, imaged by the Event Horizon Telescope and published in April 2019. VLBI is best known for imaging distant cosmic radio sources, spacecraft tracking, and for applications in astrometry. However, since the VLBI technique measures the time differences between the arrival of radio waves at separate antennas, it can also be used "in reverse" to perform Earth rotation studies, map movements of tectonic plates very precisely (within millimetres), and perform other types of geodesy. Using VLBI in this manner requires large numbers of time difference measurements from distant sources (such as quasars) observed with a global network of antennas over a period of time.
Әдіс
VLBI массивіне кіретін телескоптардың әрқайсысынан деректерді жазу. Астрономиялық деректермен қатар өте дәл жоғары жиілікті сағаттар тіркеледі, бұл синхронизацияны дұрыс жасауға көмектеседі. VLBI-де сандық антенна деректері әдетте телескоптардың әрқайсысында жазылады (бұрын бұл үлкен магниттік таспаларда жасалатын, бірақ қазіргі уақытта ол әдетте компьютерлік дискілердің үлкен массивтерінде жасалады). Антенна сигналы өте дәл және тұрақты атомдық сағатпен (әдетте сутегі мазері) үлгіленеді, ол GPS уақыт стандартына қосымша бекітіледі. Астрономиялық деректер үлгілерімен қатар, бұл сағаттың шығысы тіркеледі. Жазылған ақпарат құралдары орталық жерге жеткізіледі. Жақында "электрондық" VLBI (e VLBI) тәжірибелері жүргізілді, онда деректер оптикалық талшықтар арқылы жіберіледі (мысалы, GEANT2 Еуропалық зерттеу желісіндегі 10 Гбит/с оптикалық талшықтар жолдары) және телескоптарда тіркелмейді, бұл байқау процесін айтарлықтай жылдамдатады және жеңілдетеді. Деректер өте жоғары жылдамдықпен берілсе де, деректерді интернет желісі арқылы жіберу мүмкін, өйткені халықаралық жоғары жылдамдықты желілердің көбісі қазіргі уақытта айтарлықтай бос қуатқа ие. Коррелятордың орналасуында деректер қайта ойнатылады. Ойнату уақыты атомдық сағаттың сигналына және радиосигналдың әр телескопқа келу уақытына сәйкес реттеледі. Дұрыс уақыт табылғанға дейін, әдетте, наносекундтар аралығында ойнату уақыттары сыналады. VLBI массивіндегі телескоптардың әрқайсысының деректерін қайта ойнату. Әр түрлі телескоптардың деректерін қайта ойнатуды синхрондастыру үшін үлкен қамқорлық қажет. Бұл деректерге жазылған атомдық сағат сигналдары уақытты дұрыс анықтауға көмектеседі. Әр антенна радио көзінен әртүрлі қашықтықта болады, және қысқа базалық радио интерферометрінде сияқты бір антеннаға қосымша қашықтықтан пайда болған кешіктірулер басқа антенналардың әрқайсысынан алынған сигналдарға жасанды түрде қосылуы керек. Қажетті шамамен кідіртуді мәселенің геометриясынан есептеуге болады. Таспаның қайта ойнатылуы атомдық сағаттардың жазылған сигналдарын уақыт сілтемелері ретінде қолдана отырып, оң жақтағы суретте көрсетілгендей синхрондалады. Егер антенналардың орналасуы жеткілікті дәлдігімен белгіленбесе немесе атмосфералық әсерлер елеулі болса, тосқауылдар анықталмайынша, кідіртулерді жақсы реттеу керек. Егер А антеннасының сигналы эталон ретінде алынса, кідірістегі дәлсіздіктер B және C ленталардан келетін сигналдардың фазаларында қателерге әкеледі (оң жақтағы суретті қараңыз). Осы қателердің салдарынан күрделі көріну фазасын өте ұзақ бастапқы интерферометрмен өлшеу мүмкін емес. VLBI орындарындағы температураның өзгеруі антенналардың құрылымын деформациялап, бастапқы өлшеулерге әсер етуі мүмкін. Атмосфералық қысым мен гидрологиялық жүктемені бақылау деңгейінде түзетуді елемеу, жаһандық навигациялық спутниктік жүйедегі уақыт сериясындағыдай, жылдық және маусымдық сигналдарды енгізу арқылы VLBI өлшеулерін ластауы мүмкін. Күн жүйесінің Құс жолының ортасына қарай жылдамдауының өлшемі. Жердің тектоникалық плиталарының қозғалысы. Өңірлік деформация және жергілікті көтерілу немесе құлдырау. Жердің бағдар параметрлері мен күн ұзындығының ауытқуы. Жер бетіндегі эталондық жүйені сақтау. Жердегі Күн мен Айдың гравитациялық күштерін және Жердің терең құрылымын өлшеу. Атмосфералық модельдерді жетілдіру. Ауырлық күші жылдамдығын өлшеу. Титан атмосферасынан өткен кездегі Гюйгенс зондінің ізін ұстап, желдің жылдамдығын өлшеуге мүмкіндік береді. Супермассивті қара тесіктің алғашқы суреті.
In VLBI, the digitized antenna data are usually recorded at each of the telescopes (in the past this was done on large magnetic tapes, but nowadays it is usually done on large arrays of computer disk drives). The antenna signal is sampled with an extremely precise and stable atomic clock (usually a hydrogen maser) that is additionally locked onto a GPS time standard. Alongside the astronomical data samples, the output of this clock is recorded. The recorded media are then transported to a central location. More recent experiments have been conducted with "electronic" VLBI (e VLBI) where the data are sent by fibre optics (e. g., 10 Gbit/s fiber optic paths in the European GEANT2 research network) and not recorded at the telescopes, speeding up and simplifying the observing process significantly. Even though the data rates are very high, the data can be sent over normal Internet connections taking advantage of the fact that many of the international high speed networks have significant spare capacity at present. At the location of the correlator, the data is played back. The timing of the playback is adjusted according to the atomic clock signals, and the estimated times of arrival of the radio signal at each of the telescopes. A range of playback timings over a range of nanoseconds are usually tested until the correct timing is found. thumb|350px|Playing back the data from each of the telescopes in a VLBI array. Great care must be taken to synchronize the play back of the data from different telescopes. Atomic clock signals recorded with the data help in getting the timing correct. Each antenna will be a different distance from the radio source, and as with the short baseline radio interferometer the delays incurred by the extra distance to one antenna must be added artificially to the signals received at each of the other antennas. The approximate delay required can be calculated from the geometry of the problem. The tape playback is synchronized using the recorded signals from the atomic clocks as time references, as shown in the drawing on the right. If the position of the antennas is not known to sufficient accuracy or atmospheric effects are significant, fine adjustments to the delays must be made until interference fringes are detected. If the signal from antenna A is taken as the reference, inaccuracies in the delay will lead to errors and in the phases of the signals from tapes B and C respectively (see drawing on right). As a result of these errors the phase of the complex visibility cannot be measured with a very long baseline interferometer. Temperature variations at VLBI sites can deform the structure of the antennas and affect the baseline measurements. Neglecting atmospheric pressure and hydrological loading corrections at the observation level can also contaminate the VLBI measurements by introducing annual and seasonal signals, like in the Global Navigation Satellite System time series. Measurement of the acceleration of the Solar System toward the center of the Milky Way. Motion of the Earth's tectonic plates. Regional deformation and local uplift or subsidence. Earth's orientation parameters and fluctuations in the length of day. Maintenance of the terrestrial reference frame. Measurement of gravitational forces of the Sun and Moon on the Earth and the deep structure of the Earth. Improvement of atmospheric models. Measurement of the fundamental speed of gravity. The tracking of the Huygens probe as it passed through Titan's atmosphere, allowing wind velocity measurements. First imaging of a supermassive black hole.
VLBI массивтері
Еуропа, Канада, АҚШ, Чили, Ресей, Қытай, Оңтүстік Корея, Жапония, Мексика, Австралия және Таиландта бірнеше VLBI массивтері орналасқан. Әлемдегі ең сезімтал VLBI массиві – Еуропалық VLBI желісі (EVN). Бұл – Еуропадағы ең ірі радиотелескоптар мен Еуропадан тыс кейбір радиотелескоптарды біріктіретін, көбінесе бір аптаға созылатын жартылай уақыттық массив. Деректер Еуропадағы VLBI бірлескен институтында (JIVE) өңделеді. Америка Құрама Штаттарында 5351 мильге созылған он арнайы 25 метрлік телескоптарды пайдаланатын Өте ұзақ базалық массив (VLBA) – жыл бойы астрономиялық және геодезиялық құрал ретінде жұмыс істейтін ең үлкен VLBI массиві. EVN және VLBA біріктірілгенде Global VLBI деп аталады. Осы массивтердің бірі немесе екеуі де HALCA немесе Spektr R сияқты ғарышқа орналасқан VLBI антенналарымен біріктірілген кезде, алынатын ажыратымдылық басқа астрономиялық құралдардан жоғары болады, бұл аспанды микроарксекундтармен өлшенетін егжей-тегжейлілікпен бейнелеуге мүмкіндік береді. VLBI әдетте халықаралық ынтымақтастық арқасында ұзақ базалық сызықтардың артықшылықтарын пайдаланады. 1976 жылы АҚШ, КСРО және Австралиядағы радиотелескоптар гидроксилдік мазерлерді бақылау үшін байланыстырылған кезде осының алғашқы мысалы болды. Қазіргі уақытта Event Horizon телескопы осы техниканы пайдалануда, оның мақсаты – Құс жолы галактикасы мен Мессье 87 галактикасының орталықтарындағы супермассивті қара тесіктерді бақылау.
thumb|left|upright=1.5|NASA VLBI желісінің басқа станцияларынан Маларг станциясына дейінгі қашықтық
NASA Deep Space Network ғарыш кемелерінің навигациясы үшін радио анықтамалық жүйелерді құру мақсатында VLBI үшін үлкен антенналарын (әдетте ғарыш кемелерімен байланыс үшін қолданылады) пайдаланады. Аргентинадағы Маларгта орналасқан ESA станциясының қосылуы оңтүстік жарты шарды жақсырақ қамтуға мүмкіндік беретін базалық сызықтарды ұсынады.
NASAs Deep Space Network uses its larger antennas (normally used for spacecraft communication) for VLBI, in order to construct radio reference frames for the purpose of spacecraft navigation. The inclusion of the ESA station at Malargue, Argentina, adds baselines that allow much better coverage of the southern hemisphere.
e-VLBI
thumb|400px|IRC +10420 көзінің суреті. Сол жақтағы төмен ажыратымдылықтағы сурет Ұлыбританияның MERLIN массивімен түсірілген және Күн жүйесінің диаметрінен 200 есе үлкен газдың кеңейіп жатқан қабығынан шыққан мазерлік сәулеленудің қабығын көрсетеді. Газ қабығы шамамен 900 жыл бұрын сәулелену орталығындағы супергигант жұлдыздан (Күннің массасынан 10 есе ауыр) шығарылған. Оң жақтағы EVN e VLBI суретінде VLBI массивінің жоғары ажыратымдылығымен көрінетін мазерлердің әлдеқайда ұсақ құрылымы көрсетілген. VLBI дәстүрлі түрде әр телескоптағы сигналдарды магниттік таспаларға немесе дискілерге жазып, оларды корреляциялық орталыққа қайта оқу үшін жібереді. 2004 жылы VLBI радиотелескоптарын дерлік нақты уақыт режимінде қосу мүмкіндігі пайда болды, сонымен бірге VLBI техникасының жергілікті уақыт анықтамаларын қолдану жалғасты. Бұл техника e VLBI деп аталады. Еуропадағы алты радиотелескоп Еуропалық VLBI желісінің (EVN) ұлттық зерттеу желілері және жалпы еуропалық зерттеу желісі GEANT2 арқылы секундына гигабит байланысқа қосылды және осы жаңа техниканы қолдана отырып, алғашқы астрономиялық тәжірибелер сәтті жүргізілді. Оң жақтағы сурет Еуропалық VLBI желісінің e VLBI қолдану арқылы алғашқы ғылыми нәтижелерін көрсетеді. Әр телескоптан алынған деректер GÉANT2 желісі арқылы және SURFnet арқылы JIVE-дегі Еуропалық деректерді өңдеу орталығында нақты уақытта өңделді. IVS – Халықаралық астрономиялық одақ (IAU) және Халықаралық геодезия қауымдастығы (IAG) аясында жұмыс істейтін қызмет.