Интересует принцип действия радиотелескопа, а точнее как осуществляется выделение полезного сигнала из шума. Насколько я понял полезный сигнал - во МНОГО МНОГО раз слабее шума, принимаемого радиотелескопом.
Не могу понять как такое осущестлвяется...

В основном статитика... всмысле корреляция оптимальная фильтрация, Котельников опять же рулит на том свете.

Да осуществляется. Разными способами - прием на несколько приемников, усреднение, самосинхронизация .
Не большой спец, но вроде до 60 дБ вылавливают подавая на вход прямо и через фильтр с задержкой равной периоду принимаемого сигнала..
Знаю что при радиолокации Венеры просто усредняли 64 отсчета.
Это - целая профессия поиск нужной капли воды в океане.

Если еще интересно - почитайте :
Есепкина Н. А. и др. Радиотелескопы и радиометры . // М., 1973, 416 с.
Томпсон А.Р., Моран Дж.М., Свенсон Дж.У. Интерферометрия и синтез в радиоастрономии. // М.: Физматлит, 2003, 624 с.

Чтоб пик корреляции был Уже и выглядывал из шума, сигнал модулируют псевдослучайной последовательностью.
Если длина последовательности 1 млн, то корреляция вытягивает сигнал, который в тысячу раз ниже уровня шума.

Это не радиолокация?

Да, радиолокация, причем активная, но позволяет рассматривать Венеру, например,
видеть дальние искусственные космические объекты.
А радиотелескоп в чистом виде - пассивная радиолокация.
И если 2 антенны разнести на большое расстояние и измерять корреляцию между ними - получим радиотелескоп - интерферометр.
Если делать самодельный радиотелескоп, то проще активный - меньше места занимает.