GIAO THOA KẾ VÔ TUYẾN
Ngay cả ở những kính thiên văn vô tuyến lớn nhất độ phân giải góc cũng rất ít khi lớn hơn 1’, trị số này tương ứng với độ tinh của mắt thường, trong khi kính thiên văn quang học đảm bảo độ phân giải lớn hơn hàng trăm lần. Để tăng một cách đáng kể độ phân giải góc, các nhà thiên văn vô tuyến sử dụng giao thoa kế (interferometer). Một giao thoa kế vô tuyến đơn giản gồm có hai kính thiên văn vô tuyến, được bố trí cách nhau một khoảng nhất định. Năng suất phân giải của một hệ thống như vậy không phải do đường kính ăngten của từng kính thiên văn quy định mà do khoảng cách giữa chúng mà người ta gọi là đường đáy (baseline) của giao thoa kế vô tuyến.
Các giao thoa kế nhiều phần tử hiện đại có thể gồm hàng chục kính thiên văn vô tuyến. Sự quan sát nguồn kéo dài được hàng nghìn giờ. Theo vòng quay của Trái Đất, các kính thiên văn vô tuyến sẽ có các vị trí khác nhau trong không gian, dường như chúng đang từ từ lấp đầy tấm gương khổng lồ của một kính thiên văn tưởng tượng. Những giao thoa kế nhiều phần tử như vậy được gọi là các hệ thống tổng hợp khẩu độ.
Độ phân giải góc của hệ thống tổng hợp khẩu độ lớn nhất VLA lên tới khoảng 0,05’ trên sóng 1,3 cm, cao hơn gấp nhiều lần khả năng của bất kỳ một kính thiên văn quang học nào trên Trái Đất. VLA (Very Large Array - có nghĩa là "mạng rất lớn") gồm 27 kính thiên văn vô tuyến loại 25 m kiểu quay trọn vòng được bố trí theo hình chữ Y với khoảng cách tối đa khoảng 20 km giữa các kính thiên văn ngoài cùng. VLA nằm trên cao nguyên ở độ cao 2000 m cách thành phố Xôcôrô (Socorro) thuộc bang Niu Mêcxicô (New Mexico), Hoa Kỳ 80 km về phía tây. VLA thuộc đài thiên văn vô tuyến quốc gia Hoa Kỳ, một trung tâm thiên văn học vô tuyến lớn nhất thế giới.
Diện tích thu nhận tổng hợp của hệ thống này tương ứng với kính thiên văn parabôn có đường kính gương là 120 m. Ảnh của nguồn nghiên cứu được xây dựng thông qua sự xử lý toán học phức tạp những tín hiệu được ghi lại. Ngay cả trên những máy tính hiện đại nhất muốn có ảnh vô tuyến có chất lượng cao nhiều lúc cũng phải mất hàng trăm giờ tính toán.
Ở Oextơbooc (Westerbork) Hà Lan từ năm 1970 một hệ thống gồm 14 kính thiên văn vô tuyến có đường kính 25 cm hoạt động. Nó nằm theo hướng đông - tây với khoảng cách tối đa là 2,8 km. Độ phân giải góc cao nhất của giao thoa kế là 4" còn diện tích thu thập tổng hợp tương đương với một kính thiên văn vô tuyến có đường kính là 93,5 m.
Tại Vương quốc Anh hiện đang có giao thoa kế vô tuyến MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network = Mạng giao thoa kế nhiều phần tử có liên kết bằng vô tuyến) hoạt động. Cả hệ thống có 7 kính thiên văn vô tuyến với khoảng cách tối đa là 230 km, nhưng chỉ có một cái là được xây dựng riêng cho hệ thống này. Nó chính là bản sao kính thiên văn vô tuyến VLA; những chiếc còn lại trước đấy hoạt động theo một chương trình độc lập. Chúng được nối vào mạng chung bằng cách truyền qua các đường truyền vô tuyến tín hiệu của từng kính thiên văn về trung tâm đối chiếu. Độ phân giải góc tối đa của MERLIN không thua kém VLA và là 0,05" trên sóng 6 cm. Với một góc như vậy ta có thể nhìn thấy đồng xu có đường kính 2 cm ở cự ly khoảng 100 km!
Ở Nam bán cầu, tại Úc từ năm 1990 cũng có một hệ thống tổng hợp khẩu độ hoạt động. Nó có tên gọi là "kính thiên văn Úc mạng gọn nhỏ". Hệ thống này có 6 kính thiên văn vô tuyến với đường kính là 22 m. Chúng chuyển động trên đường ray trong phạm vi khoảng cách chừng 3 km. Thử hỏi có thể đẩy xa các mắt xích của giao thoa kế ra cách nhau hàng nghìn cây số được không, bởi lúc ấy ta có độ phân giải góc bằng cỡ phần nghìn của giây. Bài toán này cũng đã được các nhà thiên văn vô tuyến giải quyết và hệ thống như vậy có tên gọi là giao thoa kê vô tuyến với đường đáy siêu dài (VBLI). Nó tập hợp các kính thiên văn vô tuyến ở các nước khác nhau và có khi ở cả các châu khác nhau.
Trong các hệ thống có đường đáy siêu dài tín hiệu được từng kính thiên văn vô tuyến thu nhận trước tiên được ghi lại trên băng từ. Sau một số ngày, thậm chí vài tuần tất cả các tín hiệu được truyền về trung tâm xử lí. Để mạng có đường đáy siêu dài (VBLI) hoạt động có hiệu quả, cần thiết phải thực hiện một số điều kiện. Trên mỗi kính thiên văn song song với việc ghi lên băng từ sự bức xạ vô tuyến của nguồn nghiên cứu còn phải ghi cả mã thời gian chính xác. Độ chính xác của thời gian phải được tính bằng phần triệu giây. Cự li giữa các kính thiên văn cũng phải biết chính xác đến mức vài ba cm để điều chỉnh thời gian trễ của tín hiệu. Có thể nói đo đạc bằng giao thoa kế vô tuyến có đường đáy siêu dài là một quá trình phức tạp và có độ chính xác cao trong thiên văn vô tuyến. Hiện nay hệ thống giao thoa kế vô tuyến có đường đáy siêu dài toàn cầu đang hoạt động, tập hợp những kính thiên văn lớn của Châu Âu, Hoa Kỳ, Úc và những nước khác. Trong các thí nghiệm của hệ thống đôi lúc có sự tham gia của trên 20 kính thiên văn vô tuyến.
Hệ thống giao thoa kế vô tuyến có đường đáy siêu dài toàn cầu cho độ phân giải góc ở mức tối đa có thể có trên Trái Đất. Nó cao hơn gấp vài nghìn lần so với bất kì kính thiên văn quang học nào. Qua 50 năm độ phân giải góc của các phép đo lường thiên văn vô tuyến đã tăng lên gấp hàng tỷ lần. Nhưng các chuyên gia vẫn có dự định nâng nó lên một cấp nữa. Để thực hiện dự kiến này trong những năm tới người ta đang có kế hoạch xây dựng những giao thoa kế vô tuyến mặt đất - vũ trụ, trong đó các kính thiên văn vũ trụ sẽ hoạt động cùng với mạng giao thoa kế vô tuyến có đường siêu dài toàn cầu trên Trái Đất.
